为准确表征扣件弹性垫板的非线性动力学性能,将超弹性本构和线性黏弹性本构相结合,同时考虑垫板塑性,建立扣件弹性垫板非线性黏弹性-塑性本构模型;以中国高速铁路WJ-8B型扣件弹性垫板为研究对象,根据垫板的材料特性,结合各种本构模型的...为准确表征扣件弹性垫板的非线性动力学性能,将超弹性本构和线性黏弹性本构相结合,同时考虑垫板塑性,建立扣件弹性垫板非线性黏弹性-塑性本构模型;以中国高速铁路WJ-8B型扣件弹性垫板为研究对象,根据垫板的材料特性,结合各种本构模型的优缺点,分别采用Yeoh模型、Berg摩擦模型和高阶分数阶导数模型(Fraction Voigt and Maxwell model in Parallel,FVMP)对垫板的超弹性、黏弹性和塑性特性进行表征;利用配有高低温试验箱的MFT-250加载系统分别对垫板进行变温静载试验、低频大振幅试验和定频变温试验,求取各本构模型中的参数;通过前述3种试验探究温度对垫板超弹性、黏弹性和塑性的影响。结果表明:当温度高于-40℃时,垫板非线性性质较显著,且垫板所受荷载越大,位移非线性增大趋势越明显;各温度下垫板动态塑性力-位移滞回曲线主刚度与静态力学试验结果变化趋势一致;垫板储能刚度随温度降低逐渐增大,而耗能刚度则随温度降低先增后减,峰值处温度为-46℃;损耗因子在-42℃时达到峰值,约为玻璃化转变温度;非线性黏弹性-塑性模型相较于线性黏弹性-塑性模型拟合效果更好,能全面反映垫板非线性动力学特性;该组合模型可进一步嵌入车辆-轨道耦合动力学仿真平台,为车辆-轨道系统动力学性能优化、减振降噪技术研发提供模型支撑。展开更多
针对传统铅黏弹性阻尼器单一承载力的局限性,本文提出一种新型双阶铅黏弹性阻尼器(two-level lead viscoelastic damper,TLVD),该阻尼器通过在1阶与2阶外板之间设置间隙,形成双阶耗能工作机制。为验证TLVD工作机理的可行性,本文推导了T...针对传统铅黏弹性阻尼器单一承载力的局限性,本文提出一种新型双阶铅黏弹性阻尼器(two-level lead viscoelastic damper,TLVD),该阻尼器通过在1阶与2阶外板之间设置间隙,形成双阶耗能工作机制。为验证TLVD工作机理的可行性,本文推导了TLVD承载力计算公式,建立其ABAQUS有限元模型并分析了滞回性能、能量耗散能力和应力分布等力学性能参数。研究结果表明,在小位移下TLVD仅依靠1阶耗能单元耗能,在较大位移下激活2阶耗能单元进而实现双阶耗能;在最大加载位移下,TLVD承载力模拟值与计算值误差为1.1%,证明TLVD有限元模型与计算理论合理可信;TLVD滞回曲线与能量耗散图呈现出明显的双阶段工作特性,且承载力和耗能能力显著提高,能够有效应对不同激励和响应;铅芯和复合黏弹性层的协同工作机制保证了TLVD的高效耗能能力,进一步增强其结构安全性和耐久性;TLVD的双阶工作特性,可满足结构减震设计中的多重设防目标要求。展开更多
文摘为准确表征扣件弹性垫板的非线性动力学性能,将超弹性本构和线性黏弹性本构相结合,同时考虑垫板塑性,建立扣件弹性垫板非线性黏弹性-塑性本构模型;以中国高速铁路WJ-8B型扣件弹性垫板为研究对象,根据垫板的材料特性,结合各种本构模型的优缺点,分别采用Yeoh模型、Berg摩擦模型和高阶分数阶导数模型(Fraction Voigt and Maxwell model in Parallel,FVMP)对垫板的超弹性、黏弹性和塑性特性进行表征;利用配有高低温试验箱的MFT-250加载系统分别对垫板进行变温静载试验、低频大振幅试验和定频变温试验,求取各本构模型中的参数;通过前述3种试验探究温度对垫板超弹性、黏弹性和塑性的影响。结果表明:当温度高于-40℃时,垫板非线性性质较显著,且垫板所受荷载越大,位移非线性增大趋势越明显;各温度下垫板动态塑性力-位移滞回曲线主刚度与静态力学试验结果变化趋势一致;垫板储能刚度随温度降低逐渐增大,而耗能刚度则随温度降低先增后减,峰值处温度为-46℃;损耗因子在-42℃时达到峰值,约为玻璃化转变温度;非线性黏弹性-塑性模型相较于线性黏弹性-塑性模型拟合效果更好,能全面反映垫板非线性动力学特性;该组合模型可进一步嵌入车辆-轨道耦合动力学仿真平台,为车辆-轨道系统动力学性能优化、减振降噪技术研发提供模型支撑。
文摘针对传统铅黏弹性阻尼器单一承载力的局限性,本文提出一种新型双阶铅黏弹性阻尼器(two-level lead viscoelastic damper,TLVD),该阻尼器通过在1阶与2阶外板之间设置间隙,形成双阶耗能工作机制。为验证TLVD工作机理的可行性,本文推导了TLVD承载力计算公式,建立其ABAQUS有限元模型并分析了滞回性能、能量耗散能力和应力分布等力学性能参数。研究结果表明,在小位移下TLVD仅依靠1阶耗能单元耗能,在较大位移下激活2阶耗能单元进而实现双阶耗能;在最大加载位移下,TLVD承载力模拟值与计算值误差为1.1%,证明TLVD有限元模型与计算理论合理可信;TLVD滞回曲线与能量耗散图呈现出明显的双阶段工作特性,且承载力和耗能能力显著提高,能够有效应对不同激励和响应;铅芯和复合黏弹性层的协同工作机制保证了TLVD的高效耗能能力,进一步增强其结构安全性和耐久性;TLVD的双阶工作特性,可满足结构减震设计中的多重设防目标要求。
