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车桥耦合系统结构初始变形伪惯性力模型研究
1
作者
曾旻
刘汉云
+2 位作者
杨俊伟
毛娜
蒋君
《中国铁路》
北大核心
2024年第3期1-10,共10页
以往车桥耦合动力分析中不考虑结构初始变形与轨道不平顺两者的差异。研究将高速铁路轨道-桥梁结构初始变形与轨道不平顺分开考虑,提出伪惯性力结构初始变形影响分析新模型,采用经典的Hertz弹簧-质量车辆模型,理论推导了车桥动力方程及...
以往车桥耦合动力分析中不考虑结构初始变形与轨道不平顺两者的差异。研究将高速铁路轨道-桥梁结构初始变形与轨道不平顺分开考虑,提出伪惯性力结构初始变形影响分析新模型,采用经典的Hertz弹簧-质量车辆模型,理论推导了车桥动力方程及轮轨力解析式,以高速铁路简支梁为对象,通过MATLAB自编程序,系统开展了车速及接触刚度影响分析。研究表明:整体上,轮轨力响应较车体加速度、桥梁位移响应对初始变形更敏感,Hertz弹簧刚度对轮轨力的影响要大于车速的影响;将初始变形作为附加轨道不平顺线性叠加模型受Hertz弹簧刚度影响大,伪惯性力模型受车速影响大;线性叠加模型高估了结构初始变形对车桥系统动力响应的影响。该研究可为我国即将到来的高速列车-轨道-桥梁系统大批量运维养护潮,提供更精细准确的模拟方法。
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关键词
桥梁初始变形
车桥耦合系统
伪惯性力
hertz
弹簧
轮轨力
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职称材料
轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析
被引量:
4
2
作者
张鹏
赵鑫
+2 位作者
凌亮
陶功权
温泽峰
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期124-132,共9页
轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显...
轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150~500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20~140mm、波深0.01~0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。
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关键词
轮轨高频动力作用
显式有限元法
面-面接触算法
多体动力学
hertz
弹簧
钢轨波磨
原文传递
单颗粒煤岩冲击放顶煤液压支架尾梁动态响应分析
被引量:
7
3
作者
万丽荣
陈博
+1 位作者
杨扬
曾庆良
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期2905-2913,共9页
综合机械化放顶煤开采过程中煤岩垮落产生的冲击载荷会导致放顶煤液压支架的运动状态发生变化,严重时会导致综放设备的冲击破坏。为研究放顶煤液压支架尾梁受到煤岩冲击后的动态响应及受力情况,利用机械系统动力学分析软件Adams建立放...
综合机械化放顶煤开采过程中煤岩垮落产生的冲击载荷会导致放顶煤液压支架的运动状态发生变化,严重时会导致综放设备的冲击破坏。为研究放顶煤液压支架尾梁受到煤岩冲击后的动态响应及受力情况,利用机械系统动力学分析软件Adams建立放煤机构的刚柔耦合模型,通过固液弹簧耦合理论计算出尾梁平衡千斤顶的刚度并用弹簧阻尼系统进行等效替换。采用“煤岩直冲”的方式对尾梁进行加载,并引入Hertz接触理论确定接触参数。基于此模型,模拟煤岩颗粒冲击承载区不同位置以及在不同放煤角条件下冲击尾梁的动态过程,最后通过与刚体冲击方式下的仿真结果对比,验证了所用方法的可靠性。结果表明,煤岩冲击承载区不同位置时,尾梁的动态响应量及碰撞接触力有差异,冲击位置位于尾梁-弹簧连接处附近区域时,碰撞接触力较小,而尾梁的最大速度、加速度、振幅较大,在所有动态响应量中,最大振幅的变化规律最明显,随着冲击点位置远离尾梁-掩护梁铰接处附近区域,最大振幅稳定上升;当放煤角逐步增大时,尾梁的动态响应量及接触力均减小,尾梁的振动特性变弱,当放煤角较小时,煤岩冲击尾梁后会产生数值巨大的碰撞接触力。可选取尾梁的振幅响应作为反馈量对尾梁进行动态监测,同时应针对碰撞接触力较大的情况在放煤机构的设计制造中对其进行强度校核及结构优化,避免尾梁及其连接处冲击破坏情况的出现。
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关键词
放顶煤液压支架
尾梁
动态响应
刚柔耦合
固液弹簧耦合
hertz
接触
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职称材料
弹簧摆碰撞减震系统计算模型研究
被引量:
3
4
作者
王奇
李宏男
张鹏
《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期222-228,共7页
目的为了减小高柔结构在地震作用下的动力响应,提出了弹簧摆碰撞减震系统,以降低高柔结构在地震作用的动力响应.方法基于拉格朗日方程及HertzDamp碰撞模型推导了弹簧摆碰撞减震系统的运动方程;选取El Centro地震波验证了弹簧摆碰撞减震...
目的为了减小高柔结构在地震作用下的动力响应,提出了弹簧摆碰撞减震系统,以降低高柔结构在地震作用的动力响应.方法基于拉格朗日方程及HertzDamp碰撞模型推导了弹簧摆碰撞减震系统的运动方程;选取El Centro地震波验证了弹簧摆碰撞减震系统的减震效果;分析了地震强度对减震效果的影响.结果弹簧摆碰撞减震系统减震效果受地震强度影响,地震动烈度越大减震效果越好.在弹簧摆未与限位器发生碰撞时,阻尼器依靠弹簧振动与整体摆动的内共振现象增强吸震效果;在弹簧摆与限位器发生碰撞时,依靠撞击耗能来降低结构动力响应.在中震作用下,弹簧摆碰撞减震系统减震率为13%~19%.结论弹簧摆碰撞减震系统充分利用了弹簧摆的内共振现象及碰撞冲力做功耗能两种减震机理,减震效果良好,适用于超高层结构及高耸结构的振动控制.
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关键词
高耸结构
弹簧摆
hertz
-Damp碰撞模型
运动方程
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职称材料
轴流式止回阀阀瓣瞬态关闭过程的动力学分析
被引量:
2
5
作者
张希恒
王雁
+2 位作者
王廷
余建平
陈修高
《甘肃科学学报》
2019年第3期103-107,113,共6页
由离心泵的全特性曲线得到轴流式止回阀进口介质压力的变化规律,利用CFD软件模拟及UDF动网格技术,对轴流式止回阀关闭过程二维流场进行动态仿真模拟,分析止回阀从开启到完全关闭过程阀瓣的运动规律,以及各个时刻下阀内的压力分布及介质...
由离心泵的全特性曲线得到轴流式止回阀进口介质压力的变化规律,利用CFD软件模拟及UDF动网格技术,对轴流式止回阀关闭过程二维流场进行动态仿真模拟,分析止回阀从开启到完全关闭过程阀瓣的运动规律,以及各个时刻下阀内的压力分布及介质的流动状态,并发现在关闭过程中,介质的出口端压力随关闭时间增加呈现余弦减小趋势,而阀瓣的运动速度为变加速运动状态,加速度则呈抛物线形波动增加,研究结论对轴流式止回阀的设计具有一定的指导意义。
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关键词
轴流式止回阀
动网格
冲击载荷
弹簧阻尼模型
非
hertz
理论
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职称材料
飞行器对接框接触界面的等效模型及刚度特性
被引量:
1
6
作者
唐国文
余海东
+1 位作者
吴松
郑鹏飞
《机械设计与研究》
CSCD
北大核心
2016年第2期100-104,共5页
针对空间飞行器对接框结构工作时拉压载荷特点,采用周向双弹簧等效接触模型进行对接框接触界面刚度等效,建立对接框结构在压力载荷和弯矩载荷作用下结构的接触界面刚度计算解析模型。基于弹性力学和Hertz及分形理论分别推导了对接框锁...
针对空间飞行器对接框结构工作时拉压载荷特点,采用周向双弹簧等效接触模型进行对接框接触界面刚度等效,建立对接框结构在压力载荷和弯矩载荷作用下结构的接触界面刚度计算解析模型。基于弹性力学和Hertz及分形理论分别推导了对接框锁钩与接触面等效弹簧刚度,研究了变载荷作用下对接框接触界面刚度的变化特性,并利用对接试验平台对刚度模型进行了验证。结果表明:对接框在受压力载荷时刚度随载荷非连续增加,在载荷与预紧力相等时接触界面刚度发生突变;弯矩载荷时刚度随载荷的增加而接近于线性增大。该结果可为空间飞行器动力学特性分析中接触界面刚度等效提供参考。
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关键词
空间对接框
双弹簧模型
hertz
接触理论
接触刚度
变载荷
原文传递
题名
车桥耦合系统结构初始变形伪惯性力模型研究
1
作者
曾旻
刘汉云
杨俊伟
毛娜
蒋君
机构
中交一航局西南工程有限公司
长沙理工大学土木工程学院
中铁七局集团有限公司
湖南省交通规划勘察设计院有限公司
出处
《中国铁路》
北大核心
2024年第3期1-10,共10页
基金
国家自然科学基金项目(52108433)
湖南省领军人才项目(2021RC4031)
+2 种基金
湖南省自然科学基金项目(2021JJ40587)
湖南省科技厅优秀青年项目(21B0309)
高速铁路建造技术国家工程研究中心开放基金项目(HSR202004)。
文摘
以往车桥耦合动力分析中不考虑结构初始变形与轨道不平顺两者的差异。研究将高速铁路轨道-桥梁结构初始变形与轨道不平顺分开考虑,提出伪惯性力结构初始变形影响分析新模型,采用经典的Hertz弹簧-质量车辆模型,理论推导了车桥动力方程及轮轨力解析式,以高速铁路简支梁为对象,通过MATLAB自编程序,系统开展了车速及接触刚度影响分析。研究表明:整体上,轮轨力响应较车体加速度、桥梁位移响应对初始变形更敏感,Hertz弹簧刚度对轮轨力的影响要大于车速的影响;将初始变形作为附加轨道不平顺线性叠加模型受Hertz弹簧刚度影响大,伪惯性力模型受车速影响大;线性叠加模型高估了结构初始变形对车桥系统动力响应的影响。该研究可为我国即将到来的高速列车-轨道-桥梁系统大批量运维养护潮,提供更精细准确的模拟方法。
关键词
桥梁初始变形
车桥耦合系统
伪惯性力
hertz
弹簧
轮轨力
Keywords
initial
deformation
of
bridge
train-bridge
coupling
system
pseudo-inertial
force
hertz
spring
wheel-rail
force
分类号
U441 [建筑科学—桥梁与隧道工程]
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职称材料
题名
轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析
被引量:
4
2
作者
张鹏
赵鑫
凌亮
陶功权
温泽峰
机构
西南交通大学牵引动力国家重点实验室
出处
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第12期124-132,共9页
基金
国家自然科学基金(51675444,51775455)
四川省国际科技合作与交流研发(2017HH0038)资助项目。
文摘
轮轨高频动力分析模型目前多沿用了传统的赫兹接触模型,其在高速轮轨系统上的适用性尚未得到验证。针对赫兹接触工况,建立基于多体动力学的车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型,其中轮轨法向接触由赫兹弹簧表征,作为对比也建立基于显式有限元的三维高速轮轨瞬态滚动接触有限元模型,采用可考虑三维接触几何的"面-面"接触算法精确求解轮轨接触。对比150~500km/h速度范围内典型钢轨短波波磨(波长20~140mm、波深0.01~0.20mm)激励下的高频轮轨力结果,发现三种模型预测的幅值存在显著差异,但未发生轮轨脱离时(波磨尚浅),三种模型预测的幅值均与波深线性正相关。具体而言,相较于瞬态滚动接触模型,车轮-轨道耦合动力学和车辆动力学模型预测的垂向轮轨力更大,其特征幅值的最大差值分别为静轮重的39.2%和88.4%,三种模型预测波长30mm波磨的临界波深(恰好发生轮轨脱离)相应地高于0.2mm、0.14mm和0.05mm。开展高速、高频轮轨动力分析时,传统的赫兹接触弹簧会带来不可忽略的计算误差。
关键词
轮轨高频动力作用
显式有限元法
面-面接触算法
多体动力学
hertz
弹簧
钢轨波磨
Keywords
high-frequency
wheel-rail
dynamic
interaction
explicit
finite
element
method
surface-to-surface
contact
algorithm
multi-body
dynamics
hertz
spring
rail
corrugation
分类号
U211 [交通运输工程—道路与铁道工程]
原文传递
题名
单颗粒煤岩冲击放顶煤液压支架尾梁动态响应分析
被引量:
7
3
作者
万丽荣
陈博
杨扬
曾庆良
机构
山东科技大学机械电子工程学院
出处
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第9期2905-2913,共9页
基金
国家自然科学基金资助项目(51674155)
教育部创新团队发展计划资助项目(IRT_16R45)
山东省泰山学者攀登计划专项经费资助项目
文摘
综合机械化放顶煤开采过程中煤岩垮落产生的冲击载荷会导致放顶煤液压支架的运动状态发生变化,严重时会导致综放设备的冲击破坏。为研究放顶煤液压支架尾梁受到煤岩冲击后的动态响应及受力情况,利用机械系统动力学分析软件Adams建立放煤机构的刚柔耦合模型,通过固液弹簧耦合理论计算出尾梁平衡千斤顶的刚度并用弹簧阻尼系统进行等效替换。采用“煤岩直冲”的方式对尾梁进行加载,并引入Hertz接触理论确定接触参数。基于此模型,模拟煤岩颗粒冲击承载区不同位置以及在不同放煤角条件下冲击尾梁的动态过程,最后通过与刚体冲击方式下的仿真结果对比,验证了所用方法的可靠性。结果表明,煤岩冲击承载区不同位置时,尾梁的动态响应量及碰撞接触力有差异,冲击位置位于尾梁-弹簧连接处附近区域时,碰撞接触力较小,而尾梁的最大速度、加速度、振幅较大,在所有动态响应量中,最大振幅的变化规律最明显,随着冲击点位置远离尾梁-掩护梁铰接处附近区域,最大振幅稳定上升;当放煤角逐步增大时,尾梁的动态响应量及接触力均减小,尾梁的振动特性变弱,当放煤角较小时,煤岩冲击尾梁后会产生数值巨大的碰撞接触力。可选取尾梁的振幅响应作为反馈量对尾梁进行动态监测,同时应针对碰撞接触力较大的情况在放煤机构的设计制造中对其进行强度校核及结构优化,避免尾梁及其连接处冲击破坏情况的出现。
关键词
放顶煤液压支架
尾梁
动态响应
刚柔耦合
固液弹簧耦合
hertz
接触
Keywords
top
coal
caving
hydraulic
support
tail
beam
dynamic
response
rigid-flexible
coupling
solid-liquid
spring
coupling
hertz
impact
分类号
TD355.4 [矿业工程—矿井建设]
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职称材料
题名
弹簧摆碰撞减震系统计算模型研究
被引量:
3
4
作者
王奇
李宏男
张鹏
机构
沈阳建筑大学土木工程学院
辽宁省交通高等专科学校
大连理工大学工程防灾减灾协同创新中心
大连海事大学交通运输装备与海洋工程学院
出处
《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第2期222-228,共7页
基金
国家自然科学基金项目(51421064)
文摘
目的为了减小高柔结构在地震作用下的动力响应,提出了弹簧摆碰撞减震系统,以降低高柔结构在地震作用的动力响应.方法基于拉格朗日方程及HertzDamp碰撞模型推导了弹簧摆碰撞减震系统的运动方程;选取El Centro地震波验证了弹簧摆碰撞减震系统的减震效果;分析了地震强度对减震效果的影响.结果弹簧摆碰撞减震系统减震效果受地震强度影响,地震动烈度越大减震效果越好.在弹簧摆未与限位器发生碰撞时,阻尼器依靠弹簧振动与整体摆动的内共振现象增强吸震效果;在弹簧摆与限位器发生碰撞时,依靠撞击耗能来降低结构动力响应.在中震作用下,弹簧摆碰撞减震系统减震率为13%~19%.结论弹簧摆碰撞减震系统充分利用了弹簧摆的内共振现象及碰撞冲力做功耗能两种减震机理,减震效果良好,适用于超高层结构及高耸结构的振动控制.
关键词
高耸结构
弹簧摆
hertz
-Damp碰撞模型
运动方程
Keywords
high-rise
structure
spring
pendulum
hertz
-damp
model
equations
of
motion
分类号
TU352 [建筑科学—结构工程]
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职称材料
题名
轴流式止回阀阀瓣瞬态关闭过程的动力学分析
被引量:
2
5
作者
张希恒
王雁
王廷
余建平
陈修高
机构
兰州理工大学石油化工学院
出处
《甘肃科学学报》
2019年第3期103-107,113,共6页
文摘
由离心泵的全特性曲线得到轴流式止回阀进口介质压力的变化规律,利用CFD软件模拟及UDF动网格技术,对轴流式止回阀关闭过程二维流场进行动态仿真模拟,分析止回阀从开启到完全关闭过程阀瓣的运动规律,以及各个时刻下阀内的压力分布及介质的流动状态,并发现在关闭过程中,介质的出口端压力随关闭时间增加呈现余弦减小趋势,而阀瓣的运动速度为变加速运动状态,加速度则呈抛物线形波动增加,研究结论对轴流式止回阀的设计具有一定的指导意义。
关键词
轴流式止回阀
动网格
冲击载荷
弹簧阻尼模型
非
hertz
理论
Keywords
Axial
flow
check
valve
Dynamic
grid
Impact
load
spring
damping
model
Non-
hertz
theory
分类号
TH134 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
飞行器对接框接触界面的等效模型及刚度特性
被引量:
1
6
作者
唐国文
余海东
吴松
郑鹏飞
机构
上海交通大学上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室
上海宇航系统工程研究所
出处
《机械设计与研究》
CSCD
北大核心
2016年第2期100-104,共5页
基金
国家自然科学基金资助项目(51275292)
文摘
针对空间飞行器对接框结构工作时拉压载荷特点,采用周向双弹簧等效接触模型进行对接框接触界面刚度等效,建立对接框结构在压力载荷和弯矩载荷作用下结构的接触界面刚度计算解析模型。基于弹性力学和Hertz及分形理论分别推导了对接框锁钩与接触面等效弹簧刚度,研究了变载荷作用下对接框接触界面刚度的变化特性,并利用对接试验平台对刚度模型进行了验证。结果表明:对接框在受压力载荷时刚度随载荷非连续增加,在载荷与预紧力相等时接触界面刚度发生突变;弯矩载荷时刚度随载荷的增加而接近于线性增大。该结果可为空间飞行器动力学特性分析中接触界面刚度等效提供参考。
关键词
空间对接框
双弹簧模型
hertz
接触理论
接触刚度
变载荷
Keywords
Space
docking
mechanism
two-
spring
model
hertz
contact
theory
contact
stiffness
variable
load
分类号
V414.1 [航空宇航科学与技术—航空宇航推进理论与工程]
原文传递
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
车桥耦合系统结构初始变形伪惯性力模型研究
曾旻
刘汉云
杨俊伟
毛娜
蒋君
《中国铁路》
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
轮轨高频动力作用模拟中接触模型的影响分析
张鹏
赵鑫
凌亮
陶功权
温泽峰
《机械工程学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
4
原文传递
3
单颗粒煤岩冲击放顶煤液压支架尾梁动态响应分析
万丽荣
陈博
杨扬
曾庆良
《煤炭学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
7
下载PDF
职称材料
4
弹簧摆碰撞减震系统计算模型研究
王奇
李宏男
张鹏
《沈阳建筑大学学报(自然科学版)》
CAS
CSCD
北大核心
2018
3
下载PDF
职称材料
5
轴流式止回阀阀瓣瞬态关闭过程的动力学分析
张希恒
王雁
王廷
余建平
陈修高
《甘肃科学学报》
2019
2
下载PDF
职称材料
6
飞行器对接框接触界面的等效模型及刚度特性
唐国文
余海东
吴松
郑鹏飞
《机械设计与研究》
CSCD
北大核心
2016
1
原文传递
已选择
0
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