基于准零刚度的浮置板轨道低频振动控制研究

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  基于准零刚度系统隔振原理,建立了单自由度准零刚度浮置板系统模型,研究了单自由度准零刚度系统的静力特性及动力特性,采用谐波平衡法分析了在简谐激励下系统的主共振响应及力传递率,并通过调节准零刚度结构的几何参数,使系统表现出不同的刚度特性,分析了结构参数对系统非线性动力特性的影响。
  运用车辆-轨道耦合动力学理论,建立了地铁列车-准零刚度浮置板轨道的垂向耦合动力学模型,数值仿真分析了地铁车辆-准零刚度浮置板轨道耦合系统在不同刚度特性下的非线性振动响应特征,并与传统钢弹簧浮置板轨道的减振性能进行了对比分析,最后对不同刚度特性下的准零刚度浮置板轨道的低频隔振性能作出了综合评价。
  结合遗传算法对准零刚度隔振器参数进行了优化分析。确定了准零刚度隔振器的优化目标函数及设计变量,编制Matlab优化分析程序对准零刚度隔振器参数进行了优化。经仿真计算,得到了优化后的准零刚度浮置板轨道在列车动荷载下的动力学响应,并与传统浮置板轨道的振动响应进行对比,分析了其低频隔振性能。结果表明,与传统钢弹簧浮置板轨道相比,优化后的准零刚度浮置板轨道在传统浮置板轨道固有频率10Hz处支承层振级降低6.6dB;同时,在1~8Hz和10~200Hz频段内的支承层振级均有所降低;浮置板位移最大值为2.14mm,相较于传统浮置板的最大值增加0.11mm;轮重减载率最大值变化不大,且均未超过动态轮重减载率限值;在不影响车辆运行安全性的情况下,兼具了良好的减振性能和较小的振动位移。
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