基于磁致伸缩换能器阻抗匹配网络的设计

在电磁超声检测中,针对磁致伸缩换能器换能效率低,接收到的信号通常十分微弱的问题,设计了一个在激励线圈和功率放大器之间的阻抗匹配电路,使之可以在30~150 kHz内的能量传输效率增大。通过Smith圆图法确定元器件数值并用阻抗变换得到的公式去验证,设计出阻抗匹配网络。该网络可以增大传输功率,提高激励线圈上的电流。仿真和实验结果表明:增加阻抗匹配电路,可以有效提高激励电流,进而增加电磁力,使得磁致伸缩效果明显,功率传输效率有效提高。     

轨撑对轨道力学行为的影响

当列车通过小半径曲线地段时,钢轨产生较大的横向位移和扭转,严重影响行车安全,现场多采用轨撑对轨道结构进行加强,而轨撑对轨道结构的力学行为影响规律尚不清晰。建立精细化的有轨撑扣件系统有限元模型,对不同荷载垂横比下轨头横移量、轨底平移量、钢轨扭转量以及轨下垫板应力进行分析。结果表明,增设轨撑后轨头横移量、钢轨扭转量、钢轨轨底平移量明显减小;当荷载垂横比低于0.2时,轨撑对减小钢轨扭转量和钢轨轨底平移量作用不明显;当荷载垂横比超过0.2时,轨撑可减小0.8～2.1 mm的钢轨轨头横移,并降低0.5～1.35 mm的钢轨扭转量,轨撑的存在减小了垫板应力峰值,但垫板的应力仍呈非均匀分布。     

CRTSⅡ型板式无砟轨道抬轨更换轨道板施工参数研究

在CRTSⅡ型板式无砟轨道进行抬轨更换轨道板施工过程中，需选择合理的作业轨温、抬升方式、扣件松开范围等施工参数，以避免施工中钢轨失稳和弯折及扣件损伤。针对该问题，建立钢轨抬升模型，计算分析钢轨抬升过程中不同施工参数对钢轨失稳、钢轨及钢轨扣件受力与变形的影响，总结相关规律并提出合理的施工参数。结果表明，钢轨抬升施工时，抬升间距建议为7.2 m;温差超过20℃可适当增大两抬升点间距。钢轨的抬升量为10 cm时，扣件的松开范围宜为51组扣件，抬轨量每增加1 cm,扣件松开范围宜增加1组扣件；当温差超过20℃时，可适当按照温差每增加1℃,扣件松开数量减少2组扣件进行施工。     

专用铁路简支梁桥上铺设50 m长钢轨预留轨缝研究

为确定常用跨度简支梁桥上50 m长钢轨合理的预留轨缝,基于梁轨相互作用原理,建立了钢轨-接头-轨枕-桥梁-墩台一体化计算模型,并从5×32 m简支梁桥上梁轨相互作用引起的钢轨及桥墩纵向受力两方面验证了模型的正确性。以某专用线上的10×32 m简支梁桥为例,分析了轨温变化幅度、基本轨接头阻力、护轨阻力等对桥上50 m长钢轨接头轨缝改变量的影响。研究结果表明:梁轨相互作用对桥上50 m长钢轨接头轨缝会产生显著影响,并且影响程度与接头所处位置相关;轨缝改变量随着基本轨接头阻力和护轨扣件阻力的增加而降低,受护轨接头阻力和墩台纵向水平刚度的影响较小;跨度为24 m、32 m简支梁桥上铺设50 m长钢轨的接头螺栓扭矩应按照900N·m设计,且运营中还应该加强螺栓扭矩检查,确保降幅不超过15%。     

混合梁斜拉桥钢轨扣件和伸缩调节器合理布置

以某货运专线大跨度箱型主梁混合梁斜拉桥建设为工程背景,建立了桥上长钢轨与桥梁结构系统纵向相互作用空间分析模型,系统计算分析了桥上钢轨扣件型式和伸缩调节器布置对轨 桥系统纵向相互作用的影响,提出了钢轨扣件和伸缩调节器合理布置方案。研究结果表明,桥上铺设小阻力扣件可使钢轨制动力幅值略有减小,伸缩附加力最大值明显减小,挠曲力幅值有所减小,在主桥两端设置钢轨伸缩调节器对降低轨 桥系统纵向相互作用力效果最佳。     

特大型长联连续梁桥上无缝线路铺设方案研究

桥上无缝线路由于梁、轨的相互作用,钢轨会受到附加纵向力的作用,尤其在特大型长联连续梁桥上钢轨受到的纵向附加力更是不容忽视.本文建立了以轨道、桥梁、支座、墩台、基础为整体结构的纵向附加力计算空间有限元模型,计算了某特大型长联连续梁桥上钢轨的温度力.分析了:小阻力扣件铺设位置、铺设长度对钢轨伸缩附加力的影响;钢轨伸缩调节器铺设位置对钢轨温度力的影响.综合分析结果提出了该特大型长联连续梁桥上无缝线路的铺设方案.     

磁致伸缩光纤弱磁场传感器技术

利用磁致伸缩效应设计的光纤相位干涉型直流弱磁场传感器具有灵敏度高、结构简单、体积小、制作方便等优点,能满足磁探测、磁引信的对磁场传感的要求,在弱磁场测量方面也存在着广泛的应用。磁致伸缩光纤弱磁场传感器通常采用Mach—Zehnder干涉仪原理制作,传感器的传感臂和参考臂由两单模光纤组成,传感臂的光纤上粘合一段磁致伸缩材料作为传感头,当被测静态磁场与交变调制磁场共同作用于传感头时,磁致伸缩材料所产生的纵向应变将导致光纤中的光相位变化,利用相位检测装置就可得出被测磁场的大小。本文综述了磁致伸缩光纤弱磁场传感器技术的发展过程,介绍了传感器系统以及其传感原理和工作原理,指出了目前还存在的问题。     

一维磁振子晶体带隙结构与磁晶各向异性的研究

从铁磁材料中自旋波传播满足的局域动力学方程,即Landau-Lifshitz方程出发,在仅考虑短波微扰的情况下,采用平面波展开法推导出了用于数值计算带结构的本征方程,数值计算了一维磁振子晶体带结构,并考虑了磁晶各向异性效应、体积填充率对磁振子晶体带结构的影响。结果表明:磁晶各向异性效应对带隙的产生具有不可忽略的作用,考虑磁晶各向异性效应后,可将未考虑该效应情况下的各个填充率下的第一个带隙宽度约降低其一半,对第二、第三带隙宽度也有明显的降低效果。     

轨道结构参数对轮轨作用力的影响

以双层弹簧阻尼支承Timoshenko梁作为钢轨的力学模型,在列车荷载作用下钢轨动力响应解的基础上,采用二系质量模型,计算了不同轨下基础参数时的轮轨作用力时程曲线和频谱曲线,分析了轨下基础参数对轮轨作用力的影响.     

磁致伸缩作动器连续模型辨识

提出了一种采样数据中存在高频有色噪声的连续模型辨识方法,并将其应用到磁致伸缩作动器的连续模型辨识中。该方法通过引入积分运算,将连续时间系统的微分方程转换为积分方程,从而使噪声的影响可以忽略,直接利用传统的最小二乘法估计出连续时间模型。仿真实例验证了该方法的有效性和可行性,辨识的磁致伸缩作动器具有较高的可信度。     

基于 ACO-LS-SVM 的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中, 由漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点。为此提出应用 LS-SVM 对缺陷轮廓进行重构的新方法, 利用蚁群算法优化 LS-SVM 及核函数的参数, 并采用剪枝算法改善 LS-SVM 的稀疏性。支持向量机输入采用漏磁信号 Bx、By分量的特征融合信号, 输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷的漏磁信号到缺陷二维轮廓的映射关系。实现了人工裂纹缺陷二维轮廓的重构, 并与 BP 神经网络、GA-LS-SVM 和 PSO-LS-SVM 等 3 种方法重构效果进行了比较。结果表明： 该方法速度快、 精度高, 并有很好的泛化能力, 为漏磁检测定量化提供了一种可行的方法。     

75kg/m钢轨接头预留轨缝与接头热应力场分析

近期某干线铁路区间钢轨接头联结零件出现大量损坏的情况,为进一步探究故障原因,以线路普通接头为研究对象,以十余年轨温数据为基础,计算铺轨作业时预留轨缝、钢轨伸缩量,并且分析其在日常环境下的温度场分布及温度效应。依据轨道真实结构建立75 kg/m钢轨接头联结零件有限元温度场模型,分析不同工况下温度云图,并总结其分布规律。研究发现:该地区15 a内,各月预留轨缝平均值相差不大;对于普通钢轨接头,在螺栓中部、钢轨扣压部分、鱼尾板螺栓孔位置产生应力集中;受螺栓预紧力影响,钢轨接头应力集中点最大点在螺栓中部,且受预紧力影响较大;接头联结螺栓预紧力对钢轨温度应力影响比扣件更为明显;这些研究成果为今后养护维修工作提供理论支持。     

罗氏线圈检测励磁变压器中脉冲干扰信号仿真试验研究

励磁变压器的安全运行是发电机组系统稳定运行的前提,其低压绕组由于运行工况恶劣,绕组绝缘极易发生局部缺陷。局部放电在线监测是检测其绝缘缺陷的有效方法,但极易受到外部脉冲信号干扰。对罗氏线圈检测励磁变压器中脉冲干扰信号进行了仿真试验研究,首先分析了励磁变压器低压绕组承受的电压波形,阐述了其绝缘发生劣化的过程,并提出了励磁变压器局部放电在线监测方法。针对励磁变压器局部放电在线监测系统的安装位置,采用EMTP软件建立了罗氏线圈检测励磁变压器中干扰脉冲信号的仿真模型,分析了其采集的外部干扰脉冲信号的波形特征,最后在现场对外部干扰信号进行了模拟试验验证。结果表明:提出的仿真模型与现场试验基本吻合,为励磁变压器局部放电信号的去噪及故障诊断奠定了一定的基础。     

基于功能梯度磁电复合材料的新型自偏置磁传感器

文章采用超磁致伸缩材料Terfenol-D(Tb0.37Dy0.63Fe2)、金属玻璃Metglas 2605SA1和压电材料PZT(Pb(Zr, Ti)O3)，设计了一种基于功能梯度磁电复合材料的新型自偏置磁传感器.利用Metglas和Terfenol-D之间的磁导率和矫顽力差异产生较强的磁化梯度，打破原有的平衡状态，导致内建磁场产生，进一步提高了零偏置磁场下磁致伸缩材料的压磁系数和磁电响应.实验结果表明：该传感器获得了较高的低频和高频零偏置磁电电压系数，分别达到9.14 mV/Oe和572 mV/Oe，并且谐振磁电电压输出和激励交变磁场之间呈线性变化关系.该自偏置磁传感器避免了传统磁电传感器对偏置磁场的依赖，具有制作简单、成本低、体积小，无需偏置磁场以及灵敏度高等优点.     

磁场调谐的啁啾光纤光栅延迟线

利用Tb0.3Dy0.7Fe1.95的磁致伸缩特性调谐线性啁啾光纤光栅延迟线,将中心反射波长1550nm,啁啾系数2.58nm/cm,长度60mm,3dB带宽15.48nm的线性啁啾光纤光栅两端牢固地粘在长度为70mm、直径为8mm的磁致伸缩棒上,并置于一个均匀线圈磁场中,当线圈电流从0A增加到2A时,粘在磁致伸缩棒上的线性啁啾光纤光栅受到轴向应变,反射谱向长波长方向平移了1.6nm,实现最大60ps的时延调谐量,这种装置可以使阵元间隔为0.006m的四阵元光控相控阵雷达系统工作在25GHz时,实现0°～90°的扫描。     

基于有限元功率流的桥梁 承轨台轨道结构振动特性研究

用功率流理论从能量的角度研究轨道结构的振动特性，它兼顾了力和速度的相位关系，比传统的以力、位移、加速度和速度等单个指标来衡量振动特性更具有综合性。建立了桥梁 承轨台轨道有限元模型，对其进行谐响应分析，从而得到输入钢轨和承轨台的总功率流，进而评价其振动特性。改变扣件的刚度和阻尼，研究扣件参数的改变对于钢轨和承轨台输入总功率流的影响。     

交通荷载诱发振动传播规律和减振控制

为探究钢轨弹性包覆材料对减小轻轨电车诱发地面环境振动的效果,在采用适合的列车移动荷载模拟方法和合理设置模型参数后,运用ANSYS有限元分析软件建立不同工况下的轨道-地基土结构三维模型,分析在模拟环境下轻轨电车以30 km/h运行产生的环境振动,进行时域分析、竖向振级分析和1/3倍频程分析,并与实测数据进行对比。结果表明:关于列车移动荷载模拟方法,实测分析法获得的模拟数据更贴近实测值;在距轨道中心线8 m内双块式钢轨包覆材料的减振效果最好,当距离超过8 m后不同钢轨包覆材料的减振效果不明显;钢轨弹性包覆材料对于抑制低频环境振动有较好的效果,对于抑制高频振动效果较差,截面形状对于材料的减振性能有较大影响。     

超磁致伸缩材料发展动态与工程应用研究现状

为了反映超磁致伸缩材料的国内外研究现状,对超磁致伸缩材料发展历程和性能特点进行了阐述。在详细调研基础上,较全面地介绍了国内外超磁致伸缩材料在各工程领域的应用以及发展状况。通过分析其历史沿革和最新成果,对未来的发展方向进行了展望,并对其应用潜力领域进行了预测。     

桥上无缝线路伸缩附加力计算的新方法

用广义变分法来计算桥上无缝线路附加力，提出了研究桥上无缝线路附加力计算的新方法。基于已有的试验及计算结果，先假设钢轨伸缩附加力函数，由此得到钢轨位移及梁轨相对位移函数，再通过对梁轨体系总能量进行广义变分计算，建立起结构体系的平衡方程，最后编制相应的计算程序，得到了符合工程实际的计算结果。     

无缝线路钢轨实际锁定轨温超声法测量研究

锁定轨温是无缝线路养护、管理和维修的重要参数,如何实现无缝线路实际锁定轨温的准确快速测量,是铁路工务部门迫切需要解决的问题。基于声弹性理论分析了钢轨纵向温度应力超声临界折射纵波检测方法,搭建多通道超声应力检测试验平台,对钢轨进行不同超声频率与测点位置的压载试验,开展超声与应变片测试温度应力的对比研究,利用温度应力、实时轨温和设计锁定轨温的关系计算实际锁定轨温。通过对新建线路的现场测试,验证超声法实际锁定轨温测量满足工程需要。