磁流变阻尼浮置板轨道减振试验及参数优化研究

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为解决传统钢弹簧浮置板轨道固有频率处的振动放大现象,弥补其低频减振的不足,本文将磁流变阻尼隔振器引入钢弹簧浮置板轨道。通过UM-Simulink联合仿真模型与室内原比例浮置板轨道减振试验验证了磁流变阻尼隔振器在浮置板轨道系统中的减振效果;为进一步实现磁流变阻尼器在地铁实际运营中的应用,运用车辆轨道耦合动力学理论分析了不通运营条件下磁流变阻尼隔振器的最佳参数设计组合。本文的主要研究成果和结论如下:(1)首先通过室内试验测试了磁流变阻尼器的力学模型,结合能量识别法进行修正Dahl模型的参数识别,并通过Simulink建立了参数化模型;通过UM-Simulink联合仿真将磁流变阻尼器局部模型引入浮置板系统中,仿真分析了不同加载幅值对磁流变阻尼器减振效果的影响,为室内减振试验的开展奠定基础。(2)通过在浮置板两侧安装夹具使磁流变阻尼器固定于浮置板与基础之间,并采用电路控制系统调节磁流变阻尼出力大小。利用实验室电磁伺服加载系统开展了室内原比例钢弹簧浮置板轨道扫频试验。试验测试结果证明在浮置板轨道中引入磁流变阻尼器后会在一定程度上减弱浮置板的位移与加速度幅值;随着磁流变阻尼器外接电流的增大固有频率处的减振效果越好,引入磁流变阻尼器后在浮置板固有频率处最大加速度振级可减少约4.0 d B;并且引入磁流变阻尼隔振器后还可降低基础在低频内的加速度振级,最大减少约为3.9 d B。试验结果证明了磁流变阻尼可以同时实现隔振器上下两侧即浮置板轨道与基础在固有频率的减振优化效果。(3)通过车辆-轨道耦合动力学模型,仿真分析了不同运营条件下磁流变阻尼器的减振效果。计算结果表明地铁运行条件对于磁流变阻尼器关键参数的设计至关重要,正确的参数设计不仅可以有效抑制浮置板的振动,而且可以有效降低板下支点反力固有频率处的最大振幅。无论地铁在何种运营条件下,磁流变阻尼器都要配合控制策略,否则会引起板下反力的中高频放大。但是控制策略中的位移阈值是与浮置板固有频率处减振效果是相反规律,有阈值就会降低固有频率处减振效果;磁流变阻尼器的最大阻尼力主要取决于轨道不平顺和车速。轨道不平顺性越坏,由车速确定的车辆通过频率越接近固有频率,磁流变阻尼器需要的最大出力值就越高。
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