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应用导纳法与注意力卷积神经网络相结合的扣件失效识别方法研究

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机械科学与技术 2025年

作者：罗锟余崇彬李泳辉甄慧杰姜兴华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心华东交通大学轨道交通基础设施性能检测与保障国家重点实验室

针对铁路运行过程中由于扣件失效造成的安全隐患问题，提出一种导纳法结合交互注意力卷积神经网络(AID-CNN)的扣件失效检测方法。该方法以受检测结构的局部多测点导纳作为多通道卷积神经网络的输入，利用交互卷积注意力模块(CIDBM)实现... 详细信息

针对铁路运行过程中由于扣件失效造成的安全隐患问题，提出一种导纳法结合交互注意力卷积神经网络(AID-CNN)的扣件失效检测方法。该方法以受检测结构的局部多测点导纳作为多通道卷积神经网络的输入，利用交互卷积注意力模块(CIDBM)实现注意力权重分配，通过卷积神经网络(CNN)完成特征提取与结果输出。为验证模型性能，论文通过缩尺模型试验获取扣件不同失效程度、不同失效位置的多测点导纳样本集进行模型验证。试验结果表明，加速度导纳相较于其他信号处理方式在特征可视化中展现出更为显著的聚类；优选多通道加速度导纳和注意力机制都能显著提高卷积神经网络的识别效果；论文构造的CIDBM模块在稳定性和准确率均优于卷积注意力模块(CBAM)；以优选通道作为AID-CNN模型的输入时的平均识别率可达99.9%。

关键词：扣件失效识别多通道卷积神经网络注意力机制加速度导纳

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车辆发动机悬置处的动态刚度仿真研究

振动．测试与诊断 2009年第3期29卷 303-307页

作者：兰凤崇谢然陈吉清华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

基于有限元分析方法,采用无质量和阻尼的单自由度振动系统的加速度导纳作为评价准则,提出了一种用加速度导纳频率响应函数来对发动机悬置在车身上安装点的动态刚度进行评价的方法。通过建立某轿车的车身和发动机悬置支架的有限元模型及... 详细信息

基于有限元分析方法,采用无质量和阻尼的单自由度振动系统的加速度导纳作为评价准则,提出了一种用加速度导纳频率响应函数来对发动机悬置在车身上安装点的动态刚度进行评价的方法。通过建立某轿车的车身和发动机悬置支架的有限元模型及其与车身室内声腔的声固耦合模型,对该安装点的静态刚度和动态刚度进行了对比分析,并计算出该安装点在单位简谐载荷作用下的驾驶员耳旁声压响应,以便研究动态刚度对车身振动和噪声的影响。研究结果表明,动态刚度分析与静态刚度以及声学响应分析结果基本一致,因而采用加速度导纳进行动态刚度评价能够全面地反映车身的噪声、振动与舒适性能。

关键词：车身有限元动态刚度声压响应加速度导纳噪声振动与舒适

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扣件失效下轨道-箱梁结构振动特性试验研究

振动工程学报 2024年

作者：罗锟陈鹏甄慧杰王伟姜兴华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室柳州铁道职业技术学院

为研究扣件失效对桥上无砟轨道振动特性的影响，利用既有无砟轨道-箱梁结构缩尺模型，研究了随机荷载作用下不同扣件失效工况对轨道-箱梁结构振动响应的影响。研究结果表明：当扣件失效时，轨道-箱梁结构跨中截面各部件均出现了加速度... 详细信息

为研究扣件失效对桥上无砟轨道振动特性的影响，利用既有无砟轨道-箱梁结构缩尺模型，研究了随机荷载作用下不同扣件失效工况对轨道-箱梁结构振动响应的影响。研究结果表明：当扣件失效时，轨道-箱梁结构跨中截面各部件均出现了加速度导纳峰值增大以及导纳峰值频率前移的现象，且在钢轨和轨道板处变化尤为显著。失效扣件与观测截面的距离不同时，轨道-箱梁各部件振动响应也不同，当失效扣件在观测截面左右一个扣件间距范围内时，轨道-箱梁各部件加速度导纳显著增加，其中轨道板处导纳峰值增加1.48倍；当失效扣件距离观测截面超过3个扣件间距时，箱梁各板件加速度响应增幅均在5%以内。轨道-箱梁结构各部件动力响应增幅与扣件失效数量成正比，轨道板处连续失效三个扣件时加速度导纳峰值与无损伤时相比增大1.9倍；箱梁顶板及翼板处导纳峰值最大增幅分别为131%和82%，而箱梁腹板及底板处变化较小，峰值响应增幅约在25%以内。

关键词：扣件失效动力响应缩尺模型加速度导纳

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地铁扣件刚度对车致轨道-隧道振动影响分析

噪声与振动控制 2024年第3期44卷 190-196页

作者：李秋义罗伟付易平左志远中铁第四勘察设计院集团有限公司武汉430063 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室南昌330013

为揭示减振扣件动力性能参数对轨道-隧道振动特性的影响规律,对减振扣件轨道与一般非减振轨道的动力响应进行现场实测,对比分析两种类型轨道的钢轨、道床与隧道壁的振动特性,同时建立车辆-轨道耦合动力学仿真模型与轨道-隧道-大地有限... 详细信息

为揭示减振扣件动力性能参数对轨道-隧道振动特性的影响规律,对减振扣件轨道与一般非减振轨道的动力响应进行现场实测,对比分析两种类型轨道的钢轨、道床与隧道壁的振动特性,同时建立车辆-轨道耦合动力学仿真模型与轨道-隧道-大地有限元模型,进行不同扣件刚度下钢轨加速度导纳、轨道振动衰减率与隧道动力响应的影响分析。对比线上实测结果发现,减振扣件轨道中钢轨、道床与隧道壁的振动均明显减弱;减小扣件刚度对车体的振动响应无显著影响,钢轨的位移与加速度会随之增大;减小扣件刚度会增强钢轨的低频振动,但会减弱钢轨的高频振动;沿钢轨纵向1~50Hz频段的振动耗散更为迅速,500~1000Hz频段的振动更容易沿着钢轨纵向传播;减振扣件对50~200Hz频段隧道动力响应有明显影响,能有效降低隧道壁测点处振动响应6~8dB。

关键词：环境振动减振扣件加速度导纳轨道振动衰减率减振效果

基于锤击法的有轨电车嵌入式轨道减振性能试验研究

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噪声与振动控制 2021年第6期41卷 37-41页

作者：雷晓燕魏强刘庆杰冯青松罗信伟华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部研究中心南昌330013 广州地铁设计研究院有限公司广州510010

针对嵌入式轨道的振动特性进行试验分析,依据图纸设计制作5 m双层浇筑式嵌入式轨道实尺模型,以加速度导纳为指标,对嵌入式轨道实尺模型进行锤击试验,探究该轨道形式中钢轨的振动特性,评价其减振性能,并对CRTSⅡ型无砟轨道进行相同试验,... 详细信息

针对嵌入式轨道的振动特性进行试验分析,依据图纸设计制作5 m双层浇筑式嵌入式轨道实尺模型,以加速度导纳为指标,对嵌入式轨道实尺模型进行锤击试验,探究该轨道形式中钢轨的振动特性,评价其减振性能,并对CRTSⅡ型无砟轨道进行相同试验,将两者实验结果进行对比分析。结果表明:嵌入式轨道钢轨加速导纳出现峰值较少并且峰值均小于0.5 g/N,响应幅值随频率增大整体显示增大趋势,传递函数曲线整体平缓;在全频段无砟轨道结构曲线波动均较明显,相较而言,嵌入式轨道的轨道形式可以明显降低钢轨振动响应峰值,针对100 Hz~300 Hz频段内振动衰减效果良好;通过对比各测点幅值曲线可以看出嵌入式轨道结构对于振动沿钢轨纵向的传递具有明显抑制作用,说明嵌入式轨道中高分子填充材料能够有效约束钢轨的纵向振动。

关键词：振动与波嵌入式轨道锤击法试验振动特性加速度导纳

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船舶基座中复合减振结构应用实验研究

舰船科学技术 2015年第10期37卷 47-51页

作者：刘林波温华兵吴晨晖王涛江苏科技大学振动噪声研究所江苏镇江650118

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内... 详细信息

在船舶基座结构中设计了粘贴粘弹性阻尼层、插入空心阻振结构和填充颗粒等单一减振结构及多种复合减振结构基座结构振动加速度导纳为评价指标,采用振动传递实验对比研究了各种减振方式的减振效果。实验结果表明,粘贴阻尼层在分析频率内减振效果明显,最大减振效果达到了10 d B;在基座结构中简单地插入阻振结构,不仅没有阻振效果,反而使得振动增强;复合减振结构的减振效果优于单一减振结构,所设计的复合减振方案的减振效果达到14.05 d B。研究成果对船舶基座结构声学设计具有参考价值。

关键词：基座减振结构加速度导纳振动传递减振效果

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嵌入式轨道纵向变形及振动特性分析

嵌入式轨道纵向变形及振动特性分析

作者：成伟华东交通大学

学位级别：硕士

随着国家城市化的不断推进,我国的交拥堵问题不断升温,新型有轨电车作为一种先进的交通运输方式,以其方便、快捷、运量大、安全性能高、能耗低等优点能够满足城市发展的需求。嵌入式轨道结构为有新型有轨电车的一种轨道结构形式,具有连... 详细信息

随着国家城市化的不断推进,我国的交拥堵问题不断升温,新型有轨电车作为一种先进的交通运输方式,以其方便、快捷、运量大、安全性能高、能耗低等优点能够满足城市发展的需求。嵌入式轨道结构为有新型有轨电车的一种轨道结构形式,具有连续支撑,减少轮轨异常磨耗、减振降噪、施工周期短等优点,基于嵌入式轨道巨大的应用市场和良好的减振降噪性能,本文主要对嵌入式轨道纵向变形和振动特性进行分析。主要研究内容如下:设计制作了600 mm双层浇筑式嵌入式轨道实尺模型,进行纵向阻力和垂向刚度参数试验;基于嵌入式轨道的变形特征,推导温度荷载作用下路基上嵌入式轨道无缝线路力学平衡方程,计算钢轨纵向位移和纵向力,分析温度变化,纵向刚度比,嵌入式轨道线路长度对钢轨纵向位移和纵向力的影响,探讨嵌入式轨道应用于路基上无缝线路的可行性,并与普通轨道钢轨纵向受力和变形进行对比分析;以单线简支梁桥嵌入式轨道结构研究对象,推导单线多跨简支梁桥嵌入式轨道无缝线路纵向力解析算法,求解计算钢轨纵向力、钢轨纵向位移及梁轨相对位移,针对温度荷载,列车荷载、制动荷载等因素作用下对简支梁桥嵌入式轨道梁轨相互作用进行分析;分析梁体温差、纵向刚度比、墩台刚度等因素对嵌入式轨道伸缩变形受力的影响,分析简支梁截面形式、钢轨类型、荷载施加跨数等因素对简支梁桥嵌入式轨道挠曲变形受力的影响,以钢轨强度和梁轨相对位移限值为控制指标,探讨嵌入式轨道应用于简支梁桥有轨电车的可行性;以加速度导纳为指标,对嵌入式轨道实尺模型进行锤击试验,研究嵌入式轨道各部件在竖向上的振动传递特性以及其减振性能。结果表明:(1)双层浇筑式嵌入式轨道纵向阻力和垂向刚度结果服从线性分布,进行线性拟合后得到双层浇筑式嵌入式轨道线路纵向阻为8.21kN/mm每600mm,即13.08 N/mm;垂向刚度为49.1 kN/mm。当钢轨纵向位移达到6 mm时,填充高分子材料与承轨槽粘结面粘结失效,继续加载高钢轨和分子材料整体滑移,卸载后无法复位,考虑安全系数为1.2,最终确定轨板位移极限值为5 mm,钢轨纵向位移限值可作为判断嵌入式轨道结构是否破坏的指标。通过有限元数值模拟和室内模型试验相互验证,结果吻合良好,对如何测试嵌入式轨道纵向阻力和垂向刚度提供一定方法以供参考。(2)推导温度荷载作用下路基上嵌入式轨道无缝线路力学平衡方程,计算钢轨的纵向位移和纵向力,可得随温度升高,钢轨纵向位移和纵向力极值呈线性变化;随纵向刚度比的增加,钢轨端部纵向位移逐渐减小;铺设长度对轨道结构变形影响较小。当升温50℃时,钢轨强度和钢轨纵向位移都能够满足,故嵌入式轨道应用于路基上无缝线路是可行的。(3)路基上普通轨道结构端部纵向位移明显高于嵌入式轨道,嵌入式轨道依靠填充高分子材料对钢轨起到连续支撑,嵌入式轨道所能提供的纵向阻力大于普通轨道结构,钢轨的纵向力极值相同,说明钢轨的纵向力与纵向阻力无关系,是由温度变化幅值所决定的,在伸缩区嵌入式轨道的应力放散较快。(4)提出了嵌入式轨道简支梁桥纵向力和纵向位移解析算法,该算法具有计算精度和效率高、累计误差小、求解规范并且易于计算机实现的优点。(5)随着梁体温差的增加,钢轨纵向位移、梁轨相对位移及钢轨伸缩力呈线性增长趋势,当梁体温差变化较大时,嵌入式轨道的纵向变形较为明显,嵌入式轨道不适宜铺设在梁体温差较大的桥梁上;随着线路纵向刚度比的增加,梁轨相对位移却逐渐减小,钢轨伸缩力和纵向位移逐渐增大,同时发现纵向刚度比和桥墩纵向刚度对嵌入式轨道的纵向变形影响较小。(6)通过对箱型梁和T型梁挠曲变形分析,可知梁的截面形式对计算挠曲变形影响较为明显;而钢轨类型、荷载施加跨数和线路纵向阻力相比于简支梁截面型式对简支梁桥嵌入式轨道的挠曲变形影响较小。(7)制动力工况和挠曲力工况下,嵌入式轨道纵向变形和受力均较小,梁轨相对位移未超过1 mm远小于嵌入式轨道破坏的极限值,伸缩力工况远大于制动力和挠曲力工况,在简支梁桥嵌入式轨道无缝线路设计时伸缩力工况为主要影响因素,应重点关注。(8)嵌入式轨道钢轨的加速度导纳值均较小,拾振点的响应与激励点的位置相关,在中低频范围内各个测点的响应随距离激励点增大而响应减小,钢轨振动纵向逐渐衰减,由于其固有频率的作用在高频区域内显现峰值,当钢轨的竖向振动传递到承轨槽时,承轨槽的加速度导纳远小于钢轨,说明填充高分子材料起到了很好减振效果。(9)普通轨道结构在钢轨垂向加速度导纳0—2000Hz内存在多个峰值,普通轨道结构的共振峰值分布于全频段,普通轨道结构的钢轨振动较为剧烈;嵌入式轨道钢轨加速度导纳加速度峰值得到明显的降低,在0—180Hz中低频区段内嵌入式钢轨的加速度导纳均远远小于普通轨道结构,效果显著,在180—2000Hz区段内加速度峰值大幅度的减小,说明嵌入式轨道与普通轨道结构相比具有很好的减振性能,高分子填

关键词：嵌入式轨道参数试验无缝线路纵向力振动特性加速度导纳减振

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汽车车架的模态试验与分析

西安理工大学学报 1981年第1期 63-75页

作者：陈虎王敏中肖灿章王城陕西机械学院力学教研室

为了提高我国汽车的设计水平,为改型及优化设计打下基础,根据一机部汽车局编制的科研任务,我们参加了《汽车车架传递特性的研究》课题,本文是该项工作的一部分内容。本课题是由长春汽车研究所主办负责;我们的工作得到汽研所吴士铎、黄... 详细信息

为了提高我国汽车的设计水平,为改型及优化设计打下基础,根据一机部汽车局编制的科研任务,我们参加了《汽车车架传递特性的研究》课题,本文是该项工作的一部分内容。本课题是由长春汽车研究所主办负责;我们的工作得到汽研所吴士铎、黄敦扑工程师,长春汽车厂设计处孙长富同志的支持与帮助。汽车厂提供了测试用的车架。陕西机械学院机床教研室只辉、郭涛同志协助进行实验,力学教研室裴君培付教授审阅了初稿,在此一并致谢。

关键词：振型向量实部模态参数汽车车架车架结构传递函数分析广义刚度加速度导纳阻尼比侧向弯曲结构阻尼阻抗头

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试验模态分析中的随机激励方法

上海交通大学学报 1984年第2期 55-65页

作者：王国治上海交通大学研究生镇江船舶学院

本文论述了试验模态分析中的随机激励方法。通过悬臂平板的模态试验,讨论了随机激励时的机械导纳测试技术与信号处理技术。针对平板的低阻尼特点,利用纯随机、伪随机与周期随机信号分别进行激励,并采用高分辨率的细化技术,测定了平板的1... 详细信息

本文论述了试验模态分析中的随机激励方法。通过悬臂平板的模态试验,讨论了随机激励时的机械导纳测试技术与信号处理技术。针对平板的低阻尼特点,利用纯随机、伪随机与周期随机信号分别进行激励,并采用高分辨率的细化技术,测定了平板的13阶模态。试验的结果与用 R?tz 法计算及其他实验所得结果有很好的一致性。

关键词：随机激励试验模态分析机械导纳模态试验随机信号随机响应测试技术频率分辨率加速度导纳自功率谱