考虑扣件胶垫刚度频变的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析

摘要

本文运用无穷周期结构的辛数学方法与随机振动的虚拟激励法，建立了车辆定点和车辆移动的车-线-隧垂向耦合随机振动分析模型，并据此计算分析了扣件胶垫频变刚度影响下车-线-隧垂向耦合系统的随机振动频响特征，主要的研究内容如下:
　　(1)运用随机振动的虚拟激励法和无穷周期结构的辛数学方法建立了计算精度、计算效率均较高的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型（即车辆定点激励模型）与车-线-隧垂向耦合随机振动扩展辛分析模型（即车辆移动激励模型），并据此对比分析了车-线-隧垂向耦合系统在平稳/非平稳随机激励作用下的频响特征。
　　(2)以地铁盾构隧道内的长枕埋入式轨道结构为例，结合扣件胶垫刚度随荷载频率的变化特征，运用车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型，探讨了扣件胶垫频变刚度影响下车体、转向架、轮对、钢轨、隧道等垂向随机振动特征的变化规律。
　　(3)研究发现:扣件胶垫频变刚度对车体随机振动的影响可忽略不计，但却会改变转向架的中高频随机振动幅值，同时还会显著提高轮对中高频随机振动响应功率谱最大峰值与其第一主频;轮对随机振动响应功率谱最大峰值与其第一主频随着胶垫刚度频变幅度或胶垫低频初始刚度的增大分别呈波浪式渐增与阶梯式上升的变化趋势;在铁路常用扣件胶垫刚度的变化范围内，轮对随机振动最高功率峰的最大增幅有33.63倍，并且其第一主频的最大增量亦可高达46.9Hz。因此，为了精确预测轮下系统随机振动频响特征，需综合考虑扣件胶垫刚度的频变性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 车辆-轨道耦合随机振动分析模型的国内外研究现状

1．2．1 车辆-轨道耦合系统的经典随机振动分析模型

1．2．2 车辆-轨道耦合系统的新型随机振动分析模型

1．3 车-线-隧耦合随机振动问题的国内外研究现状

1．4 铁路轨道扣件胶垫频变动参数的研究现状

1．5 本文的研究内容与方法

第2章 车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型

2．1 引言

2．2 无穷周期链式结构运动方程的辛数学方法

2．3 随机振动的虚拟激励法

2．4 车辆结构垂向动力学方程

2．5 轨道-隧道垂向耦合系统运动方程

2．6 构造虚拟激励与求解

第3章 车-线-隧耦合随机振动辛分析模型的理论验证

3．1 引言

3．2 基本计算条件

3．2．1 车辆、轨道与隧道结构参数

3．2．2 车辆与轨道耦合关系

3．2．3 轨道不平顺

3．3 车辆-轨道耦合系统辛数学模型验证

3．4 比较车-线-隧耦合系统有限长模型与辛数学模型

3．4．1 有限长模型轨道边界长度取100倍轨枕间距

3．4．2 有限长模型轨道边界长度取1000倍轨枕间距

3．5 比较车辆定点模型和车辆移动模型

3．6 小结

第4章 扣件胶垫刚度频变的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析

4．1 引言

4．2 扣件胶垫刚度的频变特征

4．3 扣件胶垫刚度频变的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析

4．3．1 扣件模型及计算参数选取

4．3．2 扣件胶垫刚度频变对车辆随机振动的影响

4．3．3 扣件胶垫刚度频变对轨道与隧道随机振动的影响

4．3．4 扣件胶垫刚度频变参数的影响

4．4 小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及参加的科研项目