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地铁列车运行诱发低频振动控制数值研究

防灾减灾工程学报 2023年第6期43卷 1291-1303页

作者：路德春马帅孔凡超杜修力马一丁北京工业大学岩土与地下工程研究所北京100124

地铁列车运行诱发的低频振动问题受到人们的广泛关注,对于低频振动的控制研究具有重要意义。采用移动激振力函数来模拟轮轨之间相互作用力,建立轨道-隧道-地层三维动力有限元模型。核心思想是通过降低地层中能量传递密度的方式来减小低... 详细信息

地铁列车运行诱发的低频振动问题受到人们的广泛关注,对于低频振动的控制研究具有重要意义。采用移动激振力函数来模拟轮轨之间相互作用力,建立轨道-隧道-地层三维动力有限元模型。核心思想是通过降低地层中能量传递密度的方式来减小低频振动,首先分析地铁列车运行诱发的地层和地表动力响应规律,揭示低频振动的传播衰减机理。之后通过普通整体道床轨道和钢弹簧浮置板轨道两个不同的轨道型式,系统地分析普通整体道床轨道中隧道衬砌参数和道床参数对地表低频振动的影响规律,对钢弹簧浮置板轨道进行优化,增大底板的刚度和厚度,研究优化后底板参数和隔振器排列方式对地表低频振动的控制效果。计算结果表明:低频部分随着与隧道纵向轴线距离的增加,在地层和地表均衰减较慢;普通整体道床轨道中道床刚度和高度、隧道衬砌刚度均对低频振动的影响较大,而隧道衬砌厚度对低频振动的影响较小;钢弹簧浮置板轨道中随着底板刚度和长度的增加,低频振动的控制效果越好,隔振器数量越少,越有利于低频振动的控制。

关键词：地铁低频振动控制普通整体道床轨道钢弹簧浮置板轨道动力有限元模拟

基于动力吸振器的浮置板轨道低频振动控制研究

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基于动力吸振器的浮置板轨道低频振动控制研究

作者：张龙庆西南交通大学

学位级别：硕士

城市轨道交通列车动荷载引起的低频振动由于其传播距离远、衰减缓慢等特点,对沿线建筑物内的精密仪器甚至人体产生了极其不良的影响。目前,现有轨道结构中浮置板轨道减振效果最优。但研究表明,浮置板系统的轨道结构、隧道结构以及周围... 详细信息

城市轨道交通列车动荷载引起的低频振动由于其传播距离远、衰减缓慢等特点,对沿线建筑物内的精密仪器甚至人体产生了极其不良的影响。目前,现有轨道结构中浮置板轨道减振效果最优。但研究表明,浮置板系统的轨道结构、隧道结构以及周围土体只能有效衰减高频振动成分,对20Hz以内的低频振动成分衰减效果并不理想。因此,在研究各类减振措施的同时,有必要对轨道结构的低频振动特性进行相关研究。论文针对常规浮置板轨道低频共振放大现象,以某地铁线路浮置板轨道为工程背景,分析动力吸振器对轮轨作用下浮置板轨道低频振动的控制特性,为被动式减振轨道结构的设计提供了理论依据。参考某地铁线路浮置板轨道设计参数,建立了附加动力吸振器前后的浮置板轨道有限元模型；根据浮置板轨道动力吸振器设计方法,得到了不同质量比下控制浮置板前两阶模态动力吸振器的最优设计参数及最优附加位置；采用谐响应分析对浮置板轨道前两阶模态动力吸振器的减振性能进行了分析。结果表明,基于浮置板轨道动力吸振器设计理论,能够比较准确地确定浮置板轨道动力吸振器最优设计参数和最优附加位置；简谐荷载作用下,浮置板轨道动力吸振器能有效抑制浮置板轨道固有频率附近频段的低频振动。运用车辆—浮置板轨道耦合动力学模型,以插入损失为评判标准,研究列车动荷载作用下浮置板轨道动力吸振器的吸振特性。结果表明：浮置板轨道动力吸振器能够有效抑制浮置板轨道共振引起的低频振动,并能有效抑制低频振动向周围基础的传递；浮置板轨道动力吸振器质量比越大、钢弹簧阻尼比越小,轨道板插入损失越大,动力吸振器低频减振效果越明显；不同车辆运行速度对浮置板轨道动力吸振器的吸振效果影响不大。针对常规浮置板轨道低频共振放大现象,基于浮置板轨道动力吸振器的最优设计方法,提出了浮置板轨道的改进方法,并提出了一种新型被动式减振轨道结构。结果表明：改进后的浮置板轨道低频共振放大现象得到明显抑制,轨道板最大插入损失可达11.9dB；新型被动式减振轨道结构能够有效抑制框架板固有频率附近频段的低频振动,相同质量比条件下,新型被动式减振轨道结构板长越短,轨道结构主板的插入损失越大,减振效果越好。

关键词：浮置板轨道低频振动控制动力吸振器插入损失车辆—轨道耦合动力学

基于动力吸振器的浮置板轨道低频振动控制试验研究

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基于动力吸振器的浮置板轨道低频振动控制试验研究

作者：王建伟西南交通大学

学位级别：硕士

近年来,我国城市轨道交通得到了迅速发展,地铁与轻轨加速形成交通网络,城市交通拥堵的状况得到了明显的缓解,与此同时,城市轨道交通的运营所引起的环境振动问题日益成为一个突出的问题。目前,浮置板轨道是最有效的减振轨道形式,但其在... 详细信息

近年来,我国城市轨道交通得到了迅速发展,地铁与轻轨加速形成交通网络,城市交通拥堵的状况得到了明显的缓解,与此同时,城市轨道交通的运营所引起的环境振动问题日益成为一个突出的问题。目前,浮置板轨道是最有效的减振轨道形式,但其在固有频率处因共振作用放大了低频振动成分,对于精密仪器、建筑物以及人体等影响较大。本文在总结国内外轨道减振技术的基础上,针对浮置板轨道低频振动放大的问题,对应用动力吸振器装置的浮置板轨道进行动力激振试验与落轴试验,并着重分析了动力吸振器对浮置板轨道低频振动控制效果,为动力吸振器在浮置板轨道上的实际应用提供必要的基础研究数据。首先,基于不同形式减振轨道的文献资料,梳理了国内外常用的轨道减振技术,包括钢轨上、扣件系统处、轨枕下、道床板下等振动控制措施,并总结了国内外浮置板轨道研究现状以及待解决的问题。目前,浮置板轨道结构是所有减振轨道结构中减振性能最好的,但该轨道结构在低频共振区会出现振动放大的问题。其次,依据实验室实尺浮置板轨道参数,建立了浮置板轨道三维有限元模型,并对浮置板轨道模态进行了仿真分析和实测;根据浮置板轨道动力吸振器的设计方法,得到抑制浮置板垂向模态的吸振器的设计参数,并结合车辆-轨道耦合动力学模型与应用动力吸振器的浮置板轨道三维有限元模型,研究分析了动力吸振器质量比、刚度、阻尼等参数对浮置板轨道低频振动控制效果的影响。结果表明,随着质量比的增加,动力吸振器对浮置板轨道在固有频率处的振动控制效果增加;当动力吸振器刚度与阻尼参数偏离其最优值时,浮置板轨道在固有频率附近频段出现振动成分放大的现象,且随着参数偏差增大,振动放大越明显。最后,根据动力吸振器的设计参数,制作了合理的动力吸振器装置,并将该装置安装在实验室浮置板轨道上;利用加载设备,分别对浮置板轨道进行动力激振试验和落轴试验,研究分析了在正弦稳态激励下和落轴冲击载荷下应用动力吸振器的浮置板轨道的低频振动控制效果。结果表明,在正弦稳态激励下,应用动力吸振器的浮置板轨道的加速度与位移峰值在共振区域明显比无吸振器时低,且支承层的加速度峰值也明显降低,如当质量比为0.3时,在固有频率10Hz处,轨道板插入损失达到13.9dB,支承层的插入损失达到12.5dB;在落轴冲击载荷下,动力吸振器不仅对浮置板轨道的垂向平动有控制作用,而且对一阶垂弯也有明显的抑制作用。

关键词：浮置板轨道振动放大低频振动控制动力吸振器激振试验落轴试验

基于压电激励作动器的大型复杂舱壁结构振动主动控制试验研究

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振动与冲击 2022年第17期41卷 131-137页

作者：丁亮王兵马玺越中国船舶重工集团公司第七二五研究所洛阳471023 西北工业大学航海学院西安710072

振动主动控制技术是降低结构低频振动的有效方式。针对简单结构,已经开展了大量理论与实验研究。但对于工程中典型的大型复杂舱壁结构,其控制效果及技术可行性仍有待验证。鉴于此,该研究将压电激励作为次级控制作动器,开展大型复杂加筋... 详细信息

振动主动控制技术是降低结构低频振动的有效方式。针对简单结构,已经开展了大量理论与实验研究。但对于工程中典型的大型复杂舱壁结构,其控制效果及技术可行性仍有待验证。鉴于此,该研究将压电激励作为次级控制作动器,开展大型复杂加筋舱壁结构的振动主动控制实验研究。针对低频线谱激励,系统采用经典的前馈式多通道耦合控制方式。结果表明,对于典型的两个单频激励频点,控制后可获得面板9个监测点处线谱峰值8 dB的平均减振量,验证了该技术用于大型复杂舱壁结构的有效性。由于复杂结构表面振动的不均匀性,各监测点的减振量并不均匀。最优的控制力组合可保证在线谱峰值较大的监测点处获得高的减振量。但是,对于振幅较小的监测点,控制力组合却并非最优,减振量也有限。

关键词：大型复杂舱壁结构低频振动控制主动控制

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双侧空心不对称散射体声子晶体带隙机理

硅酸盐学报 2022年第3期50卷 775-781页

作者：刘威何泽银范爱军陶平安刘红梅孙世政重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 重庆建设汽车系统股份有限公司重庆400052

基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构,借助有限元法,计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场,得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统... 详细信息

基于局域共振机理提出1种双侧空心不对称散射体声子晶体结构,借助有限元法,计算了双侧空心不对称散射体声子晶体能带结构、传输损失谱及本征位移场,得到了起始频率为79.4 Hz、带宽为1 065.2 Hz的超宽第1完全带隙。结合等效弹簧质量系统,分析标记点的本征位移场振动模态,揭示出新型双侧空心不对称散射体声子晶体带隙形成机理。分析了包裹层缺口角度、连接短板宽度、空心圆柱散射体高度等几何参数对第1完全带隙的影响规律,并改变声子晶体几何参数实现对带隙频率的调控。结果表明:双侧不对称二维空心散射体声子晶体第1完全带隙的起始频率有效降低至80 Hz以下,带宽超过1 000 Hz;改变声子晶体结构参数可实现局域共振与Bragg散射带隙同时存在于一种声子晶体中,为单一声子晶体同时调控低频、高频带隙提供了可能。

关键词：双侧空心不对称声子晶体局域共振完全带隙低频振动控制

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磁流变阻尼浮置板轨道减振机理研究

磁流变阻尼浮置板轨道减振机理研究

作者：葛辉西南交通大学

学位级别：硕士

本文以传统的浮置板轨道结构为参考,基于表征的修正的Dahl模型建立了磁流变阻尼浮置板轨道动力学模型,仿真分析了磁流变阻尼浮置板轨道在不同激励形式下的动力响应特征。以试验浮置板轨道与实际浮置板轨道固有频率一致的基本原则设计了... 详细信息

本文以传统的浮置板轨道结构为参考,基于表征的修正的Dahl模型建立了磁流变阻尼浮置板轨道动力学模型,仿真分析了磁流变阻尼浮置板轨道在不同激励形式下的动力响应特征。以试验浮置板轨道与实际浮置板轨道固有频率一致的基本原则设计了磁流变阻尼浮置板轨道隔振系统试验装置。通过数值仿真及现场试验交互验证了磁流变阻尼浮置板轨道隔振系统在低频范围(特别是固有频率附近)的减振效果。主要研究成果和结论如下:(1)提出了磁流变阻尼修正的Dahl模型理论表征方法,结合能量法的非线性参数识别方法,将多个参数分批识别,并转化为线性问题,简化了辨识过程且得到较精确的结果,为磁流变阻尼器在浮置板轨道中的应用提供了精确实用的动力学模型。(2)引入磁流变阻尼器后,浮置板轨道力传递率在整个低频范围内都有所降低,特别在固有频率(10Hz)附近比传统的浮置板轨道结构有明显的减少,最大值减小了75%左右。外部激励幅值为20kN工况下,在固有频率附近引入磁流变阻尼力为500N和1000N时浮置板的总支撑力分别减少了40%和70%左右;浮置板振动加速度分别减少了4dB和12dB左右。外部激励幅值为40kN工况下,在固有频率附近引入磁流变阻尼力为500N和1000N时浮置板的总支撑力分别减少了20%和40%左右;浮置板振动加速度分别减少了2dB和4dB左右。外部激励均值的变化对磁流变阻尼浮置板轨道的浮置板总支撑力和振动加速度在引入相同磁流变阻尼器前后的减振效果几乎没有影响。(3)根据磁流变阻尼器及钢弹簧浮置板轨道的设计参数,制作了合理的磁流变阻尼器浮置板轨道试验装置,并且利用液压伺服动力加载装置,对装有磁流变阻尼器的浮置板轨道进行动力加载试验,研究分析了在自由振动情况下应用磁流变阻尼器的浮置板轨道的低频振动控制效果(特别是在固有频率附近)。结果表明,在自由振动情况下,应用磁流变阻尼器的浮置板轨道的浮置板总支撑力和浮置板振动加速度在固有频率附近比无磁流变阻尼器时分别降低了80%和20dB左右。

关键词：能量法参数识别浮置板轨道磁流变阻尼低频振动控制动力加载试验

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准零刚度非线性低频隔振器理论研究及应用

机械制造与自动化 2024年第6期53卷 1-11页

作者：张建润余康凡卢熹东南大学机械工程学院江苏南京211189

隔振器在各行业中得到广泛应用,传统线性隔离器因其简单、低廉、高可靠性和鲁棒性被广泛应用于工业中,然而由于其仅能够在激励频率大于√2倍固有频率时才能有效抑制振动,故存在静态承载能力和低频隔振性能之间的固有矛盾。近几十年来发... 详细信息

隔振器在各行业中得到广泛应用,传统线性隔离器因其简单、低廉、高可靠性和鲁棒性被广泛应用于工业中,然而由于其仅能够在激励频率大于√2倍固有频率时才能有效抑制振动,故存在静态承载能力和低频隔振性能之间的固有矛盾。近几十年来发展起来的非线性准零刚度(QZS)隔振器可以在保证高承载能力的前提下降低动刚度,从而将隔振频带拓宽到低频区域。从QZS隔振器的构造方法、优化与改进设计和工程应用等方面综述QZS隔振的主要研究进展,总结现有研究的不足,展望未来发展方向,为相关领域的研究人员提供参考。

关键词：非线性隔振低频振动控制准零刚度隔振器工程应用发展趋势