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高速铁路车辆——桥梁系统耦合振动及程序设计
| 论文题名： | 高速铁路车辆——桥梁系统耦合振动及程序设计 |
| 关键词： | 高速铁路;车桥耦合系统;轮轨关系;有限元方法 |
| 摘要： | 近年来既有铁路的不断提速和高速铁路的不断兴建，以及城市轨道交通的大批建设，使得人们充分认识到了研究车桥相互作用的重要性和必要性。随着列车行车速度的不断提高，行车密度的不断增加以及轴重的不断加大，车辆与桥梁的动力相互作用越来越成为一个关乎车辆安全运行和桥梁正常使用的重要因素。一方面，列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，直接影响其工作状态和使用寿命：另一方面，桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，对车辆的平稳性和安全性产生影响。因此，车桥耦合振动成为评估结构动力参数合理与否的重要考虑因素，车桥动力分析问题也越来越受到桥梁研究者的关注。 本文采用D′Alembert原理和Lagrange方程推导了23个自由度的车辆的运动方程；使用有限元法建立桥梁系统的运动方程，讨论了普通空间梁单元的单元刚度矩阵和质量矩阵；使用子空间迭代法求解结构振动的特征值；介绍了轮轨接触几何关系的求解方法；介绍了采用迭代法求解轮轨法向力；首先采用Hertz理论以确定轮轨接触斑，然后采用Kalker线性理论求解轮轨间的蠕滑力；介绍了车桥相互关系和轨道不平顺；对于车辆、桥梁动力学方程则采用Newmark-β法求解；最后讨论了列车运行安全性和运行品质以及他们的评价指标，如脱轨系数、轮重减载率、Sperling舒适性指标等。 在上述理论的基础上，采用UML(标准建模语言)建立了一个比较完善的车桥耦合分析程序的框架，并基于MFC平台对其进行了实现，开发出了一个具有良好的人机交互界面的车桥耦合分析程序，此程序系统具有良好的可靠性、可再用性和可扩充性。最后采用本文程序对秦沈客运专线的32m标准整孔简支箱梁进行了车桥耦合分析，计算结果与试验测试结果吻合良好，验证了上述理论以及此分析程序的可靠性。 |
| 作者： | 吴有松 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 李小珍 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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