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高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学模型及影响参数分析
| 论文题名： | 高速列车—无碴轨道—桥梁耦合系统动力学模型及影响参数分析 |
| 关键词： | 高速列车;无碴轨道;桥梁耦合系统;动力学模型;有限元分析 |
| 摘要： | 高速列车通过铺有无碴轨道的高架桥梁时将会引起轨道、桥梁等结构的振动，而这些结构的振动反过来又会影响列车的振动，这种相互作用随着现在列车运行速度不断提高、车辆载重不断加大而越来越严重。基于高速铁路、无碴轨道及高架桥梁在我国铁路线路上的推广和应用现状，本文以高速列车—无碴轨道—桥梁耦合动力系统为研究对象，建立了有限元和模态分析两种研究模型，并分别采用隐式积分法和显式积分法对所得系统方程进行求解，分析了多种动力学影响参数的变化和多种轨道不平顺同时激扰的情况对列车过桥时车辆安全性、车辆平稳性及桥梁动力安全性的影响。 根据高速列车、板式无碴轨道及桥梁相互作用的特点，本文提出了一种通用的有限元建模方法来分析车轨桥耦合系统动力学问题。文中建立了列车—钢轨和板式无碴轨道—桥梁两种有限元单元模型，采用 Hamilton原理建立了两种单元的振动方程，通过一般装配矩阵的方法形成系统矩阵进行数值求解，通过算例验证了此方法的正确性。此方法的通用性主要体现在桥上结构无论有多复杂，均可以建立成类似的轨道—桥梁有限元单元模型，该单元再与有列车动力因素影响的单元联立即可轻易形成整体振动方程。 建立了高速列车—长枕埋入式无碴轨道—桥梁耦合系统模态分析模型，应用Hertz非线性弹性接触理论确定了轮轨之间相互作用力，采用新型显式积分法对系统方程进行数值计算，分析了列车速度、列车悬挂参数、轨道不平顺、钢轨与桥梁连接参数等动力学影响参数的变化对系统动力学性能的影响。 研究车轨桥耦合系统动力学问题时考虑了多种轨道不平顺同时激扰的情况，研究表明多种轨道不平顺同时激扰对系统动力学性能的影响不是简单单一轨道不平顺影响的叠加或相减，其中复杂的机理需进一步深入研究，确定影响系统的轨道不平顺类型及作用情况。 本文的研究工作可以为客运专线列车、轨道及桥梁的结构设计和施工提供有力的理论参考依据。 |
| 作者： | 张辉 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 姚林泉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 苏州大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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