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高速磁浮车辆—道岔梁耦合振动建模与仿真分析
| 论文题名： | 高速磁浮车辆—道岔梁耦合振动建模与仿真分析 |
| 关键词： | 磁浮列车;道岔梁;模态分析;耦合动力学;数值仿真;振动建模 |
| 摘要： | 道岔是轨道车辆在线路上正常运行的重要部件，是车辆换线运行的渡线工具，其结构和状态对列车运行的安全性、平稳性以及旅客的舒适性产生直接影响。目前上海磁浮线道岔梁存在振动过大的问题，严重影响了高速磁浮列车的正常运营，急需开展相关应用基础研究加以解决。因此，本文以上海磁浮线低速道岔为对象，详细分析了道岔梁自振特性，建立磁浮车辆—道岔耦合动力学模型，仿真分析其耦合动力响应，以期为我国磁浮列车工程应用和自主设计提供理论基础和应用参考。 首先，详细分析了磁浮道岔结构，利用有限元软件ANSYS分别采用梁单元与板单元建立道岔梁有限元模型，开展模态分析得到道岔梁振动固有频率和振型，对比分析两种有限元模型的计算精度和效率。其次，对TR08高速磁浮车辆各部件进行受力分析，建立高速磁浮车辆系统动力学模型。进一步利用有限元软件ANSYS和多体动力学仿真软件SIMPACK，构建了悬浮架三维实体模型并分析其振动模态，建立了弹性悬浮架动力学模型以及等效刚性悬浮架模型。 尝试采用两种技术途径建立了磁浮车辆—道岔梁相互作用模型，实现了磁浮车辆—道岔梁耦合动力学数值仿真与分析。研究表明，联合采用多体动力学软件SIMPACK和ANSYS软件，虽可实现车岔耦合仿真分析，但计算效率较低，且SIMPACK软件限制了有限元模型的自由度规模，不利于磁浮车岔耦合作用的精细分析与参数研究。因此，进一步利用FORTRAN语言开发磁浮列车动力学仿真软件，在ANSYS中调用车辆动力学程序，仿真分析车辆与道岔梁耦合动力学响应，该方法计算速度较前者快，对有限元模型的自由度规模没有限制，是开展磁浮车岔耦合动力作用科学研究的合适途径。 利用建立的磁浮车岔耦合作用模型及其数值仿真方法，计算了多种运行工况下磁浮车辆—道岔耦合动力响应，包括列车侧向过岔时道岔梁动力响应。仿真结果表明，磁浮列车直向或侧向过岔时，道岔梁第三跨跨中垂向与横向位移最大，且侧向过岔时横向位移幅值大于垂向位移。道岔梁板单元模型中翼缘振动加速度及位移比箱梁主体振动加速度及位移大，说明翼缘局部振动剧烈，尤其在低速过岔时道岔梁翼缘振动更为明显。 |
| 作者： | 顾行涛 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 赵春发 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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