【摘要】：地鐵軌道交通給人們生活帶來便利的同時，自身作為移動的振源，嚴重影響了軌道附近居民、建筑以及高精度的精密儀器。目前，能夠在較寬頻域范圍內取得較好隔振效果的是浮置板軌道隔振方式，傳統(tǒng)的隔振方式分為橡膠隔振和鋼彈簧隔振(均屬于被動隔振方式)。傳統(tǒng)的被動隔振系統(tǒng)不能根據(jù)多變的激振載荷匹配出最優(yōu)的隔振參數(shù)，而基于磁流變技術的隔振器隔振參數(shù)可隨不同激勵可調可控。因此，用磁流變隔振器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的被動隔振器，為解決低頻振動下的被動隔振參數(shù)不可調提供了解決方法。針對大型的浮置板軌道隔振系統(tǒng)在實驗室研究花費高、不易操作且難以實現(xiàn)的問題，對其模型化研究就顯得尤為必要。但簡單的幾何相似并不能反映出系統(tǒng)的動力學特性，基于無量綱分析的相似理論為解決工程問題模型化提供了方法。 本文以短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)為研究對象，對不同振動形式下的隔振系統(tǒng)進行力學分析、優(yōu)化建模和參數(shù)優(yōu)化仿真，并根據(jù)相似理論搭建試驗臺架。通過仿真和試驗相互驗證基于無量綱分析的短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的有效性，主要內容如下： (1)闡述了基于無量綱分析的短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的研究背景和意義，綜述了軌道隔振、磁流變技術、相似理論以及參數(shù)優(yōu)化的研究現(xiàn)狀，在指出該領域中目前存在的若干問題的基礎上，提出了論文的主要研究工作。 (2)在平直軌道段主要受垂向激振載荷的作用，將短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)簡化為單自由度隔振系統(tǒng)，并建立了單自由度的動力學模型。為使實際工程系統(tǒng)和臺架試驗系統(tǒng)相結合，從無量綱的角度對隔振系統(tǒng)進行優(yōu)化建模。在多頻多振幅的激勵條件下，浮置板振動加速度的有效值(RMS)和傳遞到地基上的力的RMS作為優(yōu)化目標，根據(jù)隔振系統(tǒng)的動態(tài)響應對多目標問題進行全局尋優(yōu)，求得最佳隔振參數(shù)，進而確定最佳驅動電流。并通過相對加速度傳遞率對整個隔振系統(tǒng)在較寬的頻域范圍內進行優(yōu)化前后的比較(優(yōu)化前相當于橡膠被動隔振)。通過Matlab編寫程序對其進行參數(shù)優(yōu)化仿真，優(yōu)化后的振動加速度的RMS相比于優(yōu)化前減少了31.41%，優(yōu)化后的傳遞到地基上力的RMS相比于優(yōu)化前減少了58.75%。在整個較寬的頻域范圍內，優(yōu)化后的隔振效果優(yōu)于優(yōu)化前的隔振效果。 (3)在軌道彎曲段或者傾斜段受各向激振載荷的作用，將短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)看作多自由度隔振系統(tǒng)，建立了多自由度的動力學模型，并闡述了各向激振載荷產(chǎn)生的原因和特點。為使實際工程系統(tǒng)和臺架試驗系統(tǒng)相結合，將隔振系統(tǒng)的動力學模型進行無量綱化。為評價多自由度隔振系統(tǒng)在整個寬頻范圍內的隔振效果，將各向力傳遞率通過加權計算得到總的力傳遞率。 (4)從降低振動對周圍環(huán)境的影響以及減少振動對列車反作用的影響角度出發(fā)，提出了多自由度短型浮置板軌道隔振的優(yōu)化目標和約束條件。進而運用擴展的龍格—庫塔方法求解動力學微分方程組，并設計求解多目標優(yōu)化的并列遺傳算法。運用Matlab編寫多自由度參數(shù)優(yōu)化程序，將擴展的龍格—庫塔方法嵌入并列遺傳算法中，求出多目標優(yōu)化問題的Pareto解。優(yōu)化后的隔振效果與優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的橫向振動加速度的RMS和傳遞到地基上力的RMS相比于優(yōu)化前分別減少了33.49%和24.41%；垂向振動加速度的RMS和傳遞到地基上力的RMS相比于優(yōu)化前分別減少了13.3%和27.47%。在整個較寬的頻域范圍內，優(yōu)化后總的力傳遞率明顯優(yōu)于優(yōu)化前的。 (5)為校正實際工程系統(tǒng)與臺架試驗系統(tǒng)的差距，基于無量綱分析的相似理論，從反映動力學特性的物理量量綱出發(fā)，推導出幾何相似、運動相似、剛度阻尼相似和振源相似的相似關系。根據(jù)相似關系設計臺架參數(shù)，并根據(jù)臺架參數(shù)選擇合適的器件，進而搭建試驗臺架。通過調整振動電機的位置模擬單自由度隔振和多自由度隔振，試驗結果表明：所設計的臺架試驗裝置能夠較好的反映出實際隔振系統(tǒng)的隔振特性，驗證了基于無量綱分析的短型浮置板軌道隔振系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的可行性。
【圖文】：

好的降低低頻范圍內的振動，，因此基于此傳統(tǒng)橡膠隔振模型建立阻尼參磁流變隔振模型。為系統(tǒng)分析在軌道彎道段和傾斜段的浮置板下隔振器化，建立了單塊浮置板多自由度隔振系統(tǒng)模型（如圖 3.2）。建立空間直，以軌道方向為 X 軸（縱向），垂直于平直軌道方向為 Y 軸（橫向），根則確定 Z 軸（垂向）。

單塊浮置板軌道視圖
【學位授予單位】：重慶郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TB535.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前5條

1 劉兆豐;史方華;趙人達;楊永清;王曉陽;;斜拉橋橋塔模型試驗相似理論分析及試驗設計[J];四川建筑科學研究;2009年04期

2 潘昌實,G.N.Pande;黃土隧道列車動荷載響應有限元初步數(shù)定分析研究[J];土木工程學報;1984年04期

3 龔興龍;鄧華夏;李劍鋒;陳琳;張培強;;磁流變彈性體及其半主動吸振技術[J];中國科學技術大學學報;2007年10期

4 李銳;杜鵬飛;徐文韜;張雄;;基于無量綱分析的磁流變隔振器阻尼參數(shù)優(yōu)化[J];振動.測試與診斷;2014年01期

5 李銳;杜鵬飛;李永福;徐文韜;張雄;;基于相似理論的短型浮置板磁流變隔振試驗研究[J];儀器儀表學報;2014年01期

本文編號：2539220