Current Issue: <JZUS-A>

Journal of Zhejiang University-SCIENCE A (Applied Physics & Engineering)

ISSNs 1673-565X (Print); 1862-1775 (Online); CN 33-1236/O4; started in 2000,Monthly.


JZUS-A is a peer-reviewed physical and engineering journal, indexed by SCI-E, Ei Compendex, INSPEC, CA, SA, JST, AJ, ZM, CABI, ZR, CSA, etc. It mainly covers research in Applied Physics, Mechanical and Civil Engineering, Environmental Science and Energy, Materials Science and Chemical Engineering, etc.

Impact factor: 0.408 (2011), 0.527 (2012), 0.608 (2013), 0.882 (2014), 0.941 (2015), 1.214 (2016), 1.215 (2017), 1.369 (2018).


Journal of Zhejiang University SCIENCE A

ISSN 1673-565X(Print), 1862-1775(Online), Monthly

   Cover:  <619>
      
Contents:  <836>

<<<                         CONTENTS                         >>>

Special Feature on Noise and Vibration from Transportation (Guest Editor-in-Chief: Georges KOUROUSSIS; Guest Editors: Sheng-yang ZHU, Konstantinos VOGIATZIS)

Editorial: Noise and vibration from transportation

Georges Kouroussis, Sheng-yang Zhu, Konstantinos Vogiatzis

DOI: 10.1631/jzus.A20NVT01 Downloaded: 1065 Clicked: 1448 Cited: 0 Commented: 0(p.1-5) <Full Text>

Mitigation of high-speed trains vibrations by expanded polystyrene blocks in railway embankments

Alexandros Lyratzakis, Yiannis Tsompanakis, Prodromos N. Psarropoulos

DOI: 10.1631/jzus.A1900680 Downloaded: 1353 Clicked: 2086 Cited: 0 Commented: 0(p.6-20) <Full Text>   <PPT>  1266

Chinese summary   <199>  轨道路堤铺设聚苯乙烯泡沫块对高速铁路车致振动的减振效果研究

目的:高速列车运行引起的振动问题在环境工程和地质工程中被视为重要的研究课题.为了减小高速列车运行引起的不利振动,本文聚焦于一种创新减振技术的潜在应用,并通过数值计算分析聚苯乙烯泡沫块铺设在不同几何参数的轨道路堤上时对车致振动的减振效果,从而实现减振方案的最优设计.
创新点:1. 探明了不同路堤高度和不同路堤斜坡倾角对车致振动规律的影响.2. 分析一种聚苯乙烯泡沫块在高速铁路车致振动中的减振效果.
方法:1. 建立三维的轨道-路堤-土体有限元模型,结合移动载荷法分析高速列车运行引起的地面振动.2. 通过参数化研究分析轨道路堤高度和斜坡倾角对于振动波传递的影响.3. 分析聚苯乙烯泡沫块使用前后高速列车运行引起的地面振动.
结论:1. 轨道路堤的高度对于振动波传递的影响不大.2. 轨道路堤斜坡的倾角对于车致振动的传播影响很大,且倾角越大对应的振动水平越小.3. 在不同高度、不同斜坡倾角的轨道路堤上铺设聚苯乙烯泡沫块均有良好的减振效果.

关键词组:高速铁路;高速列车;车致振动;减振措施;聚苯乙烯泡沫

Dynamic track-soil interaction—calculations and measurements of slab and ballast tracks

Lutz Auersch, Samir Said

DOI: 10.1631/jzus.A1900651 Downloaded: 1266 Clicked: 1983 Cited: 0 Commented: 0(p.21-36) <Full Text>   <PPT>  1244

Chinese summary   <195>  轨道-土体动态相互作用--板式轨道和有砟轨道的计算和测量

目的:分析板式轨道和有砟轨道的动态特性,为轨道结构的设计、轨道损伤机理的研究和线路养护维修建议的制定提供理论依据;测试板式轨道和有砟轨道的振动响应,以确定轨道参数,防止其损伤.所建立的轨道模型也可以与车辆模型进行耦合分析车辆-轨道动力相互作用,并据此研发减隔振措施.
创新点:1. 对多梁连续土体模型进行了频率波数域计算,研究了板式轨道和有砟轨道的动态特性;2. 针对锤击荷载和列车动载两种工况,使用可对位移进行时间积分的检波器(速度传感器)进行了测试,并基于理论和试验研究分析了不同轨道和轨道部件的振动特性.
方法:1. 通过在频率-波数域对多梁连续土体模型的计算以及对锤击荷载和列车动载两种工况的测试,分析板式轨道和有砟轨道的动态特性;2. 将不同轨道和轨道单元的柔度分别作为频率相关传递函数进行分析.
结论:1. 对于板式轨道,软轨下胶垫的钢轨出现了清晰的共振;测量得到的振幅和相位的剧烈下降可以解释为轨道-道砟或轨道-土体的高阻尼共振,即假定道砟与轨枕之间有软接触.2. 土体对有砟轨道和轨道板的低频振动特性有较大的影响;板式轨道的轨道板的柔度最小,整体变形最大,而板式轨道的钢轨的柔度最大,局部变形最大.3. 测试结果与计算结果基本一致;如果轨道模型的参数选取合适,则两者在许多细节上也较为吻合.

关键词组:板式轨道;有砟轨道;列车荷载;锤击激励;轨道-土体相互作用

Vibration response analysis of floating slab track supported by nonlinear quasi-zero-stiffness vibration isolators

Ze-ming Zhao, Kai Wei, Juan-juan Ren, Gao-feng Xu, Xiang-gang Du, Ping Wang

DOI: 10.1631/jzus.A2000040 Downloaded: 1732 Clicked: 2034 Cited: 0 Commented: 0(p.37-52) <Full Text>   <PPT>  1296

Chinese summary   <197>  非线性准零刚度浮置板轨道振动响应分析

目的:综合考虑车轨耦合系统的安全性与减振效果,合理优化浮置板轨道用准零刚度隔振器正负刚度元件的参数匹配,从而降低钢弹簧浮置板轨道基频,提高低频减振效果.
创新点:1. 应用高静低动非线性刚度特征,在保证动态位移不超限的前提下,进一步优化浮置板轨道的低频减振效果,解决了传统线性隔振理论面临的瓶颈问题.2. 在毫米级的动态位移限制范围内,研究了一种针对浮置板准零刚度隔振器结构的参数匹配优化分析方法.
方法:1. 针对浮置板轨道毫米级动态位移,提出正负刚度元件参数的匹配研究顺序以及合理取值范围.2. 建立一种车辆-准零刚度浮置板轨道耦合动力学模型.3. 综合准零刚度隔振器对轮轨系统安全性及浮置板轨道减振效果的影响,提出正负刚度元件的参数匹配及优化方法.
结论:1. 在浮置板轨道毫米级动态位移范围内,隔振器的刚度非线性程度主要取决于负刚度元件的原始长度(图2).2. 负刚度元件在浮置板轨道无车载情况下的压缩长度决定了浮置板轨道在静力荷载作用下的低动刚度(图3);然而,为了保证浮置板轨道动态位移不超限,需要提高正刚度元件的刚度以实现浮置板轨道在车辆荷载作用下的高静刚度(图4).3. 在隔振器承载能力相同的情况下,正负刚度元件有多种刚度匹配方式(图4),但其减振效果与非线性特性密切相关;刚度非线性过低,其减振效果与降低线性隔振器刚度相似(图10和11);刚度非线性过强,将会导致高于传统固有频率的振动被放大(图17).4. 通过关键参数的合理匹配,在不增加浮置板轨道动态位移的情况下(图12),固有频率可降低20%,而基频处浮置板垂向振动加速度水平和支承力分别降低6.9 dB和55%(图16和17).

关键词组:浮置板轨道;准零刚度隔振器;车辆轨道耦合动力学;低频减振效果

Environmental noise beside an elevated box girder bridge for urban rail transit

Yun-fei Zhang, Li Li, Zhen-yu Lei, Long-bo Yu, Zheng Bu

DOI: 10.1631/jzus.A1900678 Downloaded: 1449 Clicked: 2193 Cited: 0 Commented: 0(p.53-69) <Full Text>   <PPT>  1286

Chinese summary   <194>  城市轨道交通高架箱梁桥侧环境噪声实例研究

目的:为了更好地控制高架轨道交通噪声、优化声环境,本文对噪声源强度和环境噪声的频谱特性和分频段能量进行分析,并将现场试验和数值模拟进行对比研究,希望能在特定敏感频率下寻找高架轨道噪声源,进而为实现高架线路的降噪优化设计提供参考.
创新点:1. 完成了可靠的基于车-线-桥耦合动力学的桥梁结构环境声学预测模型的搭建及应用;2. 考虑了多普勒效应对实验结果的影响,并以此得到了修正的相干分析结果.
方法:1. 基于高架地铁线路的现场试验,以普通板式轨道为研究对象,采用时域、频域和三分之一倍频程分析方法对箱梁桥侧环境噪声的传播和衰减进行分析;2. 基于地铁车-线-桥耦合动力学方法及有限元、边界元方法建立声辐射计算模型,并在此基础上计算箱梁结构对环境噪声的影响以及不同面板对应的声学特性;3. 考虑多普勒效应对频移的影响,并基于偏相干理论编制多输入单输出计算程序,计算桥梁结构噪声与轮轨噪声的相关性和贡献程度.
结论:1. 该桥和轮轨的峰值噪声分别为31.5~63 Hz和400~800 Hz;在桥侧环境噪声中,250 Hz以上频段主要受轮轨噪声的影响;在噪声源强度范围内,250 Hz以上噪声相对能量比可达72.8%;近地面远桥区噪声以低频为主,其相对能量比约为8.85%.2. 速度为67.9 km/h时,多普勒效应对频移的影响小于6%;在250 Hz以下的低频段,桥梁附近和地面声阴影区的噪声来自桥梁振动辐射噪声,其中底板的贡献最大;远桥综合噪声区的噪声主要由桥梁结构传声引起,且各板结构的贡献度不同.

关键词组:城市轨道交通;高架线路;环境噪声;箱梁桥;现场测量;声学模型;多普勒效应

Regular Paper

Formation process, key influencing factors, and countermeasures of high-order polygonal wear of locomotive wheels

Gong-quan Tao, Xiao-long Liu, Ze-feng Wen, Xue-song Jin

DOI: 10.1631/jzus.A2000081 Downloaded: 1352 Clicked: 2024 Cited: 0 Commented: 0(p.70-84) <Full Text>   <PPT>  1357

Chinese summary   <108>  机车车轮高阶多边形磨耗形成过程、关键影响因素和解决措施研究

目的:某型大功率交流传动机车容易出现严重的车轮多边形磨耗.本文旨在通过总结试验研究结果,归纳车轮多边形磨耗的形成过程和关键影响因素,提出相应的解决措施,并对解决措施进行数值验证.
创新点:1. 揭示了机车车轮多边形磨耗的形成过程,并明确了其关键影响因素;2. 对轮对结构进行改进设计来抑制车轮多边形磨耗,并从数值仿真的角度对其效果进行了验证.
方法:1. 通过总结试验测试结果,明确车轮多边形磨耗的形成过程和关键影响因素(图2);2. 通过轮对试验模态和数值模态分析,掌握轮对的模态特性(图4和6);3. 通过轮对动力响应分析,验证轮对结构改进设计对抑制车轮多边形磨耗的效果(图8和12);4. 通过理论推导,分析不落轮镟修不能有效消除车轮多边形磨耗的原因(公式(1)~(6)).
结论:1. 轮对弯曲振动是导致车轮形成高阶多边形磨耗的内在因素,而较差的车轮镟修效果是车轮多边形磨耗发展较快的外在因素;2. 车轮横向刚度较低,容易导致轮对固有振动被轮轨不平顺激发,从而对车轮多边形磨耗的形成产生重要影响;3. 改变轮对镟修时的固定方式,或者改变镟床驱动轮间距可以有效提升车轮镟修质量;4. 通过提高车轮横向刚度,改变轮对固有振动特性,理论上能有效缓解车轮多边形磨耗的形成.

关键词组:机车;多边形磨耗;轮对动力学分析;车轮镟修

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