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有限地层三孔并行海底隧道渗流场解析研究

铁道工程学报 2024年第1期41卷 45-52页

作者：韩智铭闫科宇王雪朱正国崔会敏石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学石家庄050043 河北工程技术学院石家庄050091

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海... 详细信息

研究目的:目前对海底隧道渗流场的研究大多基于半无限空间的单孔隧道,考虑实际工程常采用三孔并行的排布方式,且实际工程中隧道下方常存在相对不透水层或基岩等不透水边界,本文以渗流力学为基础采用镜像法和竖井理论推导有限厚度地层海底隧道渗流场解析解,将公式进行退化和数值验证,并对不透水边界距离、三孔隧道埋深、间距及注浆参数进行分析。研究结论:(1)隧道下方不透水边界对涌水量影响较大,当不透水边界距隧道中心为25r1时,对涌水量基本没有影响;(2)三孔并行隧道间渗流场存在相互影响,且随隧道间距的增加影响逐渐减弱,当隧道间距大于30r1时,涌水量基本没有影响;(3)三孔并行隧道涌水量随埋深增大呈现出先减小后增大趋势,埋深为2r1时涌水量最小;(4)三孔并行隧道涌水量随注浆圈厚度增大和渗透系数减小而减小,实际工程中应注浆密实度和注浆厚度并重;(5)本研究成果可为相关海底隧道工程的设计与施工提供参考。

关键词：海底隧道三孔并行有限厚度地层渗流场解析解涌水量

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含分段阻尼特性动力吸振器的吸振性能

振动工程学报 2024年第6期37卷 945-953页

作者：卢学礼邢海军阮子悦石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统Voigt型动力吸振器为基础,将该装置安装于动力吸振器的主系统与子系统之间,建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理,在相同振动频率下得到了分段阻尼装置的等... 详细信息

利用凸轮机构设计了一种分段阻尼装置。以传统Voigt型动力吸振器为基础,将该装置安装于动力吸振器的主系统与子系统之间,建立了吸振器的动力学方程。利用在一个振动周期内阻尼耗能等效这一原理,在相同振动频率下得到了分段阻尼装置的等效阻尼系数。推导得出了具有分段阻尼特性的动力吸振器的理论解,并用数值解进行了验证。比较分析了无阻尼、传统线性阻尼及具有分段阻尼特性的动力吸振器的吸振特性。结果表明,具有分段阻尼特性的动力吸振器的幅频特性综合了无阻尼和传统线性阻尼动力吸振器的特点,能保证反共振点处主系统的振幅很低,同时对主系统的共振振幅的抑制效果接近于传统线性阻尼动力吸振器。

关键词：动力吸振器分段阻尼共振反共振能量等效

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无缝齿条对齿轨铁路横向稳定性的影响研究

铁道工程学报 2024年第2期41卷 50-54页

作者：徐浩杨文茂谢铠泽蔡文锋李建新广州航海学院广州510725 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 石家庄铁道大学石家庄050043

研究目的:传统齿轨铁路采用有缝齿条,对下部基础变形要求高,且易增大车辆振动响应,增加养护维修成本,为此提出一种无缝齿条齿轨铁路。为研究齿条无缝化对齿轨铁路横向稳定性的影响,采用有限元软件,建立考虑无缝齿条的齿轨铁路横向稳定... 详细信息

研究目的:传统齿轨铁路采用有缝齿条,对下部基础变形要求高,且易增大车辆振动响应,增加养护维修成本,为此提出一种无缝齿条齿轨铁路。为研究齿条无缝化对齿轨铁路横向稳定性的影响,采用有限元软件,建立考虑无缝齿条的齿轨铁路横向稳定性分析模型,研究有无齿条、无缝齿条型式、线路坡度、初始弯曲波长和弯曲矢度、道床横向阻力以及曲线半径等因素下齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升。研究结论:(1)与传统铁路无缝线路相比,无缝齿条结构将降低齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,且齿条截面积越大,钢轨允许温升越小,建议无缝齿条在50 kg/m钢轨的基础上加工;(2)齿轨铁路无缝线路的钢轨允许温升随线路坡度的增大而减小,随曲线半径、道床横向阻力的增大而增大;(3)齿轨铁路无缝线路钢轨允许温升随初始弯曲矢度的增大而减小,而随初始弯曲波长的增大先减小后增大,最不利弯曲波长约为5 m;(4)为保证无缝齿条齿轨铁路无缝线路的横向稳定性,建议采用小断面齿条、增大曲线半径和道床横向阻力、避免最不利初始弯曲波长并减小弯曲矢度等措施;(5)相关研究成果可为齿轨铁路无缝化设计提供参考与借鉴。

关键词：无缝齿条齿轨铁路有限元分析横向稳定性允许温度

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装配式小箱梁桥内力横向分布系数建议公式

吉林大学学报（工学版） 2024年第6期54卷 1688-1700页

作者：张彦玲贾云飞贾晓远郑旺李运生石家庄铁道大学土木工程学院石家庄050043 石家庄铁道大学道路与铁道工程安全保障省部共建教育部重点实验室石家庄050043

为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程,基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库,采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型,研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分... 详细信息

为了采用横向分布系数的概念简化多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的受力分析过程,基于某多主梁装配式连续小箱梁桥构建了桥梁数据库,采用梁格法建立了每座桥梁的有限元模型,研究了主梁间距、高跨比、斜交角和圆心角对内力横向分布系数的影响规律,并通过统计回归方法给出了内力横向分布系数建议公式。研究结果表明:弯矩和剪力横向分布系数均随主梁间距的增大而增大;随主梁高跨比λ的增大,跨中正弯矩增大,但跨中剪力、支点负弯矩和支点剪力均减小;斜交桥和曲线桥内力横向分布系数可在直线正交桥公式基础上乘以修正因子得到。在本文的计算模型范围内,采用建议公式得到的多主梁装配式连续梁桥、斜交桥和曲线桥的内力横向分布系数均与有限元结果吻合良好,且可通过沿纵向的简化包络图得到任意截面的内力横向分布系数。

关键词：桥梁工程装配式桥梁横向分布系数连续小箱梁桥斜交桥曲线桥

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双斜锥光纤布拉格光栅超声波传感装置

光学学报 2024年第11期44卷 30-39页

作者：李剑芝史宇承吉喆徐飞杜彦良石家庄铁道大学河北省大型结构健康诊断与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学材料科学与工程学院河北石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄050043

为提高光纤布拉格光栅(FBG)在超声波探测中的灵敏度和复用能力,设计并实现一种基于聚能耦合效应的双斜锥FBG超声波传感装置。首先,利用锥聚能理论与有限元法,分析锥形结构对超声波的聚焦作用。其次,详细讨论双斜锥FBG的结构参数(斜锥锥... 详细信息

为提高光纤布拉格光栅(FBG)在超声波探测中的灵敏度和复用能力,设计并实现一种基于聚能耦合效应的双斜锥FBG超声波传感装置。首先,利用锥聚能理论与有限元法,分析锥形结构对超声波的聚焦作用。其次,详细讨论双斜锥FBG的结构参数(斜锥锥角、底面直径、高度、倾斜度)对其聚能效果的影响,确定传感装置最优尺寸。最后,制作传感装置并测试其动态特性。结果表明,封装后的双斜锥FBG超声波传感装置在20~130 kHz工作频率范围内可有效提高FBG检测超声波灵敏度。当工作频率增加到50 kHz时,检测幅值提升了约21倍,且传感响应的线性度良好。设计的超声波传感装置可实现双端输出,具有复用性,可应用于钢轨、桥梁等长距离结构的健康监测。

关键词：光纤光学光纤布拉格光栅双斜锥超声波传感器斜锥聚焦

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微藻光—暗联合发酵制氢固碳效果及经济效益评价

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天然气工业 2024年第5期44卷 177-186页

作者：韩飞赵青云黄煜鸿焦永刚尤占平石家庄铁道大学机械工程学院

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微... 详细信息

微藻能源是最具潜力的第三代生物质能源,将废物处理的微藻用于制氢,能够在增强废物资源化利用的同时提升生物制氢的经济效益与环境效益。为优化微藻生物制氢的方式并提升生产效益,基于光伏供能情境,采用光—暗发酵相结合的方式进行了微藻生物氢的制取,并分析了不同光—暗联合下微藻的制氢效果和固碳减排效果,最后核算了废物处理产生的经济效益和生物制氢的生产潜力。研究结果表明:①微藻光发酵制氢具有较好的固碳减排效果,每生产1 kg氢气,光发酵的固碳减排量为0.89 kgCO_(2),相较于暗发酵高0.46 kgCO_(2);②暗发酵制氢具有较好的经济效益,每生产1 kg氢气,暗发酵制氢的经济效益为61.56元,相较于光发酵高61.01元;③将光—暗发酵相结合,单个周期可生产41.23 kg氢气,实现固碳减排54.61 kgCO_(2),产生经济效益为2560.52元。结论认为:①采用TP5类(自养时间7 d、异养时间9 d,微藻最终浓度为54 g/L)周期下微藻增殖量进行的光—暗发酵制氢,实现了固碳减排与经济效益并存,相比于其他组合具有更好的生产效果,更适合用于规模化扩大生产;②光—暗发酵联合制氢是基于微藻增殖所进行的,应依据藻种特性优化制氢环境,对制氢比例与制氢方式做出调整,以加强微藻生物质能源开发,不断扩展微藻生物制氢的发展前景。

关键词：微藻光—暗发酵生物制氢能源固碳减排经济效益废物处理

分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振

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振动与冲击 2024年第16期43卷 111-117页

作者：陈聚峰王媛媛申永军李向红石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学数理系石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

利用多尺度法研究了谐波激励下分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振。首先,利用多尺度法得到系统的一次近似解析解,通过数值仿真发现解析解与数值解吻合较好,验证了近似解析解的准确性;然后,建立了稳态解的幅频方程及相频方程,基于Lyapu... 详细信息

利用多尺度法研究了谐波激励下分数阶Rayleigh-Duffing系统的主共振。首先,利用多尺度法得到系统的一次近似解析解,通过数值仿真发现解析解与数值解吻合较好,验证了近似解析解的准确性;然后,建立了稳态解的幅频方程及相频方程,基于Lyapunov稳定性理论得到了稳态解的稳定性条件;最后,通过数值仿真并结合幅频曲线,分析发现非线性刚度系数、线性阻尼系数以及分数阶阶次等参数对系统动力学特性有重要影响,这对此类系统的优化和控制有重要意义。

关键词：分数阶导数多尺度法 Rayleigh-Duffing系统主共振

轮轨激扰下轨道车辆轴箱轴承振动与润滑特性分析

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中国机械工程 2024年第4期35卷 580-590页

作者：马巧英杨绍普刘永强石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043 石家庄铁道大学省部共建交通工程结构力学行为与系统安全国家重点实验室石家庄050043 石家庄铁道大学机械工程学院石家庄050043

基于赫兹接触和弹流润滑理论建立了考虑轴箱轴承的轨道车辆模型,研究了轮轨激扰对轴箱轴承的振动特性和油膜刚度特性的影响规律。分别采用MATLAB/Simulink和UM软件建立了轴承动力学模型和轨道车辆模型,通过相互作用力实现二者的耦合关... 详细信息

基于赫兹接触和弹流润滑理论建立了考虑轴箱轴承的轨道车辆模型,研究了轮轨激扰对轴箱轴承的振动特性和油膜刚度特性的影响规律。分别采用MATLAB/Simulink和UM软件建立了轴承动力学模型和轨道车辆模型,通过相互作用力实现二者的耦合关系。模拟了轴承和轮对的典型故障形式,并详细分析了这些故障对轴承的振动特性和润滑特性的影响。研究结果表明:润滑可以有效减小轴承的振动;轴承的局部故障将导致油膜刚度的增大,轴承故障和车轮扁疤都对润滑的影响较为显著;此外,轮轨激扰会降低轴承外圈的振动比率,但是会增大车辆其他部件的振动,对车体的振动几乎无影响。

关键词：轴箱轴承弹流润滑建模轮轨激扰振动特性

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基于IGWO-SVR的地铁车站投资预测

铁道学报 2024年第5期46卷 179-188页

作者：郝晶晶段鹏鑫陈雨欣段晓晨石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043 河北经贸大学数学与统计学学院河北石家庄050061 石家庄铁道大学管理学院河北石家庄050043

为快速准确地预测可行性研究阶段的地铁车站投资以给投资方提供决策支持,提出一种改进的灰狼算法,来优化支持向量回归机参数的方法。通过收集整理地铁车站案例数据并建立数据库作为预测原始样本,利用自助法扩充样本以解决小样本预测准... 详细信息

为快速准确地预测可行性研究阶段的地铁车站投资以给投资方提供决策支持,提出一种改进的灰狼算法,来优化支持向量回归机参数的方法。通过收集整理地铁车站案例数据并建立数据库作为预测原始样本,利用自助法扩充样本以解决小样本预测准确率低的问题;对灰狼算法的初始种群生成、收敛因子和位置更新方式进行改进以避免灰狼算法陷入局部最优的问题;使用改进的灰狼算法对支持向量回归机的参数进行优化,建立地铁车站投资预测模型;以车站实例验证预测模型有效性。结果表明,改进的灰狼算法优化参数的支持向量回归机的预测模型在测试集平均相对误差为4.33%,拟合优度为0.9440,改进的灰狼算法优化参数后预测模型优于未经优化的、粒子群优化的和灰狼算法优化的支持向量回归机预测模型。实例红高路车站相对误差为4.87%,证明提出的模型是有效的。

关键词：投资预测自助法灰狼算法支持向量回归机地铁车站