检索结果-内蒙古大学图书馆

振动与冲击 2025年第4期44卷 91-96页

作者：杨晓彤申永军张瑞良石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043 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

分析了含幂函数阻尼的单自由度系统在简谐激励下的受迫振动。通过平均法与等效线性化,推导了等效线性阻尼的表达式。研究发现,非线性阻尼的减振效果与其系数和指数密切相关。进一步得到了主系统振幅和相位的定常解,通过数值仿真验证了... 详细信息

分析了含幂函数阻尼的单自由度系统在简谐激励下的受迫振动。通过平均法与等效线性化,推导了等效线性阻尼的表达式。研究发现,非线性阻尼的减振效果与其系数和指数密切相关。进一步得到了主系统振幅和相位的定常解,通过数值仿真验证了定常解的正确性。通过等效线性阻尼的变化曲线和幅频响应曲线,分析了影响非线性阻尼减振效果的因素。研究表明,阻尼比的增加会使共振峰值左移,提高了减振性能,但需在适当范围内控制阻尼比以实现最佳减振效果。此外,阻尼比较小时阻尼指数的增加能增强阻尼作用,但过大的阻尼比会导致非线性阻尼减振效果低于线性阻尼。该研究为结构减振设计及优化提供了重要依据和理论基础。

关键词：幂函数阻尼平均法等效线性阻尼振动控制

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土体含水率对振动压实的影响及电阻率演化特征研究

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振动与冲击 2025年第7期44卷 16-25页

作者：李佳文陈高明田世龙韩博文冯怀平杨志浩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 石家庄铁道大学交通运输学院石家庄050043

土体含水率对路基振动压实的影响不可忽略,电阻率法被认为是实现含水率连续测试的有效手段。为研究不同含水率的土体在振动压实过程中的变形特征及电阻率演化规律,基于非饱和土的巴塞罗那基本模型,结合非饱和渗流的Richards方程和表征... 详细信息

土体含水率对路基振动压实的影响不可忽略,电阻率法被认为是实现含水率连续测试的有效手段。为研究不同含水率的土体在振动压实过程中的变形特征及电阻率演化规律,基于非饱和土的巴塞罗那基本模型,结合非饱和渗流的Richards方程和表征土体电阻率的Archie推广公式,建立了考虑土体振动压实的水-力-电多场耦合数值计算模型,并通过室内试验验证了模型的准确性;利用数值模型分别对四组不同含水率的土体在振动压实过程中的变形、回弹模量和电阻率演化规律进行了数值计算研究。结果表明:振动压实过程中,土体含水率对于土体的变形影响显著,土体沉降最终会趋于平衡状态,含水率越低,土体达到平衡状态越快;大于最佳含水率的土体,其最终的沉降和塑性变形幅值趋于一致;土体回弹模量在振动压实过程中随着逐渐压密而相应增大,强振作用下回弹模量的增长尤为突出;振动荷载作用下电阻率的演化特征研究表明,虽然振动荷载会造成土体电阻率的周期性波动,但最终达到稳定后这种波动很小,并不会影响土体电阻率反映振动压实过程中的变形状态。通过试验和数值计算相结合的方法,对土体电阻率法测含水率进行了深入研究,验证了电阻率实时反映土体压实状态的理论与应用的合理性,可为考虑含水率的土体连续振动压实研究提供参考。

关键词：路基土振动压实含水率电阻率演化规律水-力-电多场耦合

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含分数阶的分段非线性悬架变载荷振动响应特性研究

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振动与冲击 2025年第3期44卷 26-34页

作者：王翠艳石少轩陈恩利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

针对货运车辆载荷工况复杂多变的情况,提出了含分数阶的分段非线性悬架。利用变节距弹簧为该悬架提供非线性恢复力,并与线性弹簧构成线性-非线性弹簧耦合结构。使用Caputo分数阶模型描述阻尼器的黏弹特性。使用平均法建立了分数阶分段... 详细信息

针对货运车辆载荷工况复杂多变的情况,提出了含分数阶的分段非线性悬架。利用变节距弹簧为该悬架提供非线性恢复力,并与线性弹簧构成线性-非线性弹簧耦合结构。使用Caputo分数阶模型描述阻尼器的黏弹特性。使用平均法建立了分数阶分段非线性悬架的振动传递函数。研究了系统平衡点稳定性与定常解的稳定条件,分析了初始间隙与非线性刚度对悬架系统在不同载荷工况下隔振性能的影响。构建了悬架实物模型,通过振动试验验证了悬架模型理论研究的正确性。结果表明:含分数阶的分段非线性悬架存在多个振动传递率衰减区域;改变线性-非线性耦合弹簧结构的初始间隙和非线性刚度可以增加衰减区域的数目。振动试验表明,合理调整初始间隙与非线性刚度可以令该悬架的响应特性处于衰减区域内,有效降低振动传递率,提高悬架的隔振性能。该研究对改进重载货运车辆的被动悬架结构,提高货运车辆运行稳定性与道路友好性具有指导作用。

关键词：汽车悬架分段刚度非线性弹簧分数阶低频振动

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含接地阻尼的分段刚度NES减振性能研究

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振动与冲击 2025年第6期44卷 47-57,65页

作者：杨子健王军张建超温少芳石家庄铁道大学机械工程学院石家庄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

非线性能量阱系统主要通过阻尼元件耗散能量,改变阻尼元件的位置也会改变非线性能量阱系统的性能。该研究将接地阻尼引入分段刚度非线性能量阱,提出一种含接地阻尼的分段刚度非线性能量阱,并对其动力学特性展开研究。首先,基于复变量平... 详细信息

非线性能量阱系统主要通过阻尼元件耗散能量,改变阻尼元件的位置也会改变非线性能量阱系统的性能。该研究将接地阻尼引入分段刚度非线性能量阱,提出一种含接地阻尼的分段刚度非线性能量阱,并对其动力学特性展开研究。首先,基于复变量平均法和多尺度法推导了1∶1共振下系统的慢变方程;其次,分析了不同参数对系统慢不变流形的影响,在此基础上,通过分析慢不变流形的拓扑形状,判断系统是否发生强调制响应;最后,研究了不同脉冲激励与简谐激励下,接地阻尼处于不同位置对系统减振性能的影响并和无接地阻尼的情况进行对比,同时用星鸦优化算法对系统参数进行优化。结果表明,在分段刚度非线性能量阱中引入接地阻尼可以有效改善系统的减振性能,将阻尼附加在主系统上并接地的吸振器适用于对减振效果要求较高但对耗散时间要求较低的场合,将阻尼附加在附加质量上并接地的吸振器适用于需要快速将主系统能量耗散至较低能级的场合。

关键词：接地阻尼振动抑制复变量平均法强调制响应参数优化

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含黏弹性阻尼的架桥机制动系统非线性动力学特性分析

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江苏大学学报(自然科学版) 2025年第2期46卷 221-230页

作者：王翠艳石少轩王明昊陈恩利曲兴业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河北石家庄050043

为了准确揭示架桥机制动系统的非线性动力学行为,建立了含黏弹性阻尼的非恒定摩擦系数的制动系统动力学模型,使用Caputo分数阶微分模型表征制动系统的黏弹性阻尼特性,推导得到该模型黏弹性阻尼的等效阻尼系数和等效刚度系数.基于Lyapuno... 详细信息

为了准确揭示架桥机制动系统的非线性动力学行为,建立了含黏弹性阻尼的非恒定摩擦系数的制动系统动力学模型,使用Caputo分数阶微分模型表征制动系统的黏弹性阻尼特性,推导得到该模型黏弹性阻尼的等效阻尼系数和等效刚度系数.基于Lyapunov稳定性理论,得到了系统定常解的稳定条件,并建立了系统周期运动的存在条件.通过数值计算得到系统的分岔图、相图与Poincaré映射,探究了制动力与黏弹性阻尼对系统非线性动力学行为的影响.结果表明:架桥机在现场运梁过程中,制动系统会出现复杂的非线性动力学现象,改变制动力与黏弹性阻尼系数,可以同时改变制动系统的振幅、刚度特性、阻尼效应、产生周期运动的范围与分岔特性,从而对系统的工作稳定性和工作寿命产生复杂的影响.

关键词：架桥机制动系统干摩擦分数阶黏弹性阻尼

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寒区路基热负荷时序特性及区域统计分析

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工程力学 2025年第2期42卷 98-107页

作者：胡田飞王力刘济华岳祖润袁一飞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河北石家庄050043 石家庄铁道大学河北省交通工程结构力学行为演变与控制重点实验室河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

为保证路基供热防冻胀系统的合理设计和节能运行控制,发展一种基于建筑热环境设计模拟工具包DeST(designer’s simulation toolkit)的寒区路基动态热负荷预测方法。在DeST软件中建立由一系列“路基微元”构成的计算模型,利用软件内置的... 详细信息

为保证路基供热防冻胀系统的合理设计和节能运行控制,发展一种基于建筑热环境设计模拟工具包DeST(designer’s simulation toolkit)的寒区路基动态热负荷预测方法。在DeST软件中建立由一系列“路基微元”构成的计算模型,利用软件内置的气象模型、遮挡模型、光照模型模拟路基所处的气候环境、太阳辐照和地形条件;应用建筑分析模拟模块BAS(building analysis simulation module),通过状态空间法求解路基微元基础温度,通过预测值与实测值的校核保证计算精度;设置路基目标温度,完成热负荷的逐时计算。依托哈齐高铁DK221+150监测断面实测数据,对所述方法进行验证,结果表明,路基温度场计算值与实测值一致。案例路基的最大热负荷为945 W/m,冻结期平均热负荷为335 W/m。热负荷可以反映路基阴阳坡效应和沿深度的传热滞后效应。基于中国严寒和寒冷气候区23个城市的典型气象年数据,对高铁路基的热负荷进行区域统计分析,结果表明,最大热负荷范围为531 W/m~1338 W/m,并与纬度呈线性正相关关系。研究成果可为寒区路基冻害评价和供热方案设计提供参考。

关键词：冻土路基人工供热 DeST软件温度热负荷纬度

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耦合分段线性刚度NES系统能量传递和耗散研究

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振动工程学报 2025年第3期38卷 480-489页

作者：张云浩王军申永军张建超石家庄铁道大学机械工程学院河北石家庄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河北石家庄050043

针对耦合分段线性刚度NES的能量传递效率及系统能量耗散进行了研究。采用复变量-平均法得到了1∶1内共振下耦合分段线性刚度能量阱的二自由度系统慢变方程。应用多项式近似法得到了系统慢不变流形两极值点的近似表达式,以此得到了耦合... 详细信息

针对耦合分段线性刚度NES的能量传递效率及系统能量耗散进行了研究。采用复变量-平均法得到了1∶1内共振下耦合分段线性刚度能量阱的二自由度系统慢变方程。应用多项式近似法得到了系统慢不变流形两极值点的近似表达式,以此得到了耦合分段线性刚度能量阱系统的能量传递效率方程以及能量耗散方程,并分析了分段间隙和分段线性刚度对能量传递效率的影响以及阻尼比与耗散时间的关系。研究结果表明,系统的能量传递效率随着耦合分段线性刚度能量阱分段间隙的增大而降低,随着分段刚度的增大而提高;能量耗散时间随着主结构阻尼系数的增大而缩短。通过调节结构参数,分段线性刚度能量阱能够高效抑制主结构的振动。

关键词：非线性振动非线性能量阱复变量-平均法分段线性刚度

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轮轨激励下高速列车轴箱轴承故障诊断方法研究

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机械工程学报 2025年第6期61卷 249-259页

作者：刘文朋杨绍普刘永强顾晓辉王久健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铁道大学机械工程学院

受轮轨激励和复杂振动传递路径的干扰，轴箱轴承的微弱故障特征易被强背景噪声所湮没，难以有效提取。为此，基于高速列车单轴滚振台，开展轮轨激励下轴箱振动响应特征及故障诊断方法的研究。首先，通过开展速度等级在50～300 km/h范围... 详细信息

受轮轨激励和复杂振动传递路径的干扰，轴箱轴承的微弱故障特征易被强背景噪声所湮没，难以有效提取。为此，基于高速列车单轴滚振台，开展轮轨激励下轴箱振动响应特征及故障诊断方法的研究。首先，通过开展速度等级在50～300 km/h范围内的高频激励试验，采集轴承健康状态、踏面损伤、轴承含外圈故障等条件下轴箱垂向振动响应数据，并对其时域波形、傅里叶频谱和包络谱等特征进行对比分析。分析结果表明：随着速度等级升高，系统的背景噪声逐渐增强，轴箱轴承故障特征逐渐被湮没；踏面损伤会激起周期性的瞬态冲击，在频域具有明显的稀疏性，表征为以转频为间隔的谐波簇，进一步加剧了轴承故障特征提取的难度。随后，在此基础上，提出一种倒频谱预白化与快速谱中值峭度图相结合的方法，用于轴箱轴承故障特征的最优共振参数识别，可以同时避免随机冲击和踏面损伤诱发的周期性冲击的影响。最后，通过试验信号对所提方法的有效性进行了验证。

关键词：高速列车轴箱轴承故障诊断轮轨激励中值峭度倒频谱预白化

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寒区路基地源热泵系统的热力计算模型及其在冻胀病害防控中的应用

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中国电机工程学报 2025年第3期45卷 1022-1033,I0018页

作者：胡田飞刘济华岳祖润张翊敏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(石家庄铁道大学) 河北省石家庄市050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北省石家庄市050043

基于地源热泵的人工供热方法是寒区路基冻害防控的一种新措施。该文建立路基专用热泵的稳态热力计算模型,用于热泵选型匹配与优化设计。建立主要部件压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器的结构参数与环境参数、制冷剂状态参数之间的函数关系... 详细信息

基于地源热泵的人工供热方法是寒区路基冻害防控的一种新措施。该文建立路基专用热泵的稳态热力计算模型,用于热泵选型匹配与优化设计。建立主要部件压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器的结构参数与环境参数、制冷剂状态参数之间的函数关系,提出子模型间耦合方法,基于Python语言编制程序。首先,选择压缩机和制冷剂类型,拟定供热温度和集热温度;然后,依次调用4个子程序,以部件目标参数的计算值与拟定值是否相等为收敛判据,以制冷剂状态参数的计算值与拟定值是否相等为终止判据。循环计算收敛时对应的部件结构参数即为优化结果。文中选择准池铁路某冻害路基设计供热方案,验证程序可靠性。结果表明,热泵性能达到预设水平,保证了路基供热方案的有效性。

关键词：冻土路基地源热泵计算模型压缩机冷凝器蒸发器供热性能现场试验

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寒区路基分布式供热防冻胀系统的布局优化研究

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铁道科学与工程学报 2025年第1期22卷 146-160页

作者：胡田飞袁一飞张翊敏岳祖润刘梦圆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河北石家庄050043 石家庄铁道大学土木工程学院河北石家庄050043

基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不... 详细信息

基于地源热泵的分布式供热系统是一种寒区铁路路基冻胀病害整治新方法。不同波长与变形量的路基冻胀会引起轨道结构产生不同的变形破坏模式和不平顺类型。为防止主动供热作用下路基不均匀温度场与残余冻胀变形引起轨道次生高低和水平不平顺,提出路基分布式供热系统的设计要素及建议值。建立单线铁路路基的足尺模型试验平台,制作与安装实体地源热泵系统,测试其在冬季的供热性能与热扩散规律。结合数值模拟手段,以供热管横向倾角(0°~10°)和纵向间距(1.0~4.0m)这2个要素为变量,共计77个工况,分析供热管在路基内部的三维传热特性。基于路基不同部位冻结深度及其差异值等指标的变化规律,对供热管的布置方案进行优化。结果表明:热泵供热管在最冷日的平均温度为28.6℃,起到有效的热源功能。供热管倾斜布置有利于消除横断面上的冻结深度差异。案例路基横向冻结深度差异值随着供热管横向倾角呈先减小、后增大的规律,变化幅度为0.87cm/1°;路基纵向冻结深度差异值随着供热管纵向间距呈逐渐增大的规律,变化幅度为1.2~3.2cm/0.5m。路基残余不均匀冻胀引起高低不平顺的可能性高于水平不平顺,且对供热管纵向间距的敏感性更强。根据铁路线路工务管理相关要求,对于案例单线铁路路基,建议供热管纵向间距取1.5~2.5m,横向倾角取7°~9°。

关键词：路基冻胀分布式供热系统地源热泵供热管冻结深度横向倾角纵向间距

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