高速磁浮車(chē)輛—道岔梁耦合振動(dòng)建模與仿真分析.pdf

1、道岔是軌道車(chē)輛在線(xiàn)路上正常運(yùn)行的重要部件，是車(chē)輛換線(xiàn)運(yùn)行的渡線(xiàn)工具，其結(jié)構(gòu)和狀態(tài)對(duì)列車(chē)運(yùn)行的安全性、平穩(wěn)性以及旅客的舒適性產(chǎn)生直接影響。目前上海磁浮線(xiàn)道岔梁存在振動(dòng)過(guò)大的問(wèn)題，嚴(yán)重影響了高速磁浮列車(chē)的正常運(yùn)營(yíng)，急需開(kāi)展相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)研究加以解決。因此，本文以上海磁浮線(xiàn)低速道岔為對(duì)象，詳細(xì)分析了道岔梁自振特性，建立磁浮車(chē)輛—道岔耦合動(dòng)力學(xué)模型，仿真分析其耦合動(dòng)力響應(yīng)，以期為我國(guó)磁浮列車(chē)工程應(yīng)用和自主設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)和應(yīng)用參考。 首先

2、，詳細(xì)分析了磁浮道岔結(jié)構(gòu)，利用有限元軟件ANSYS分別采用梁?jiǎn)卧c板單元建立道岔梁有限元模型，開(kāi)展模態(tài)分析得到道岔梁振動(dòng)固有頻率和振型，對(duì)比分析兩種有限元模型的計(jì)算精度和效率。其次，對(duì)TR08高速磁浮車(chē)輛各部件進(jìn)行受力分析，建立高速磁浮車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。進(jìn)一步利用有限元軟件ANSYS和多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件SIMPACK，構(gòu)建了懸浮架三維實(shí)體模型并分析其振動(dòng)模態(tài)，建立了彈性懸浮架動(dòng)力學(xué)模型以及等效剛性懸浮架模型。 嘗試采用兩種技術(shù)

3、途徑建立了磁浮車(chē)輛—道岔梁相互作用模型，實(shí)現(xiàn)了磁浮車(chē)輛—道岔梁耦合動(dòng)力學(xué)數(shù)值仿真與分析。研究表明，聯(lián)合采用多體動(dòng)力學(xué)軟件SIMPACK和ANSYS軟件，雖可實(shí)現(xiàn)車(chē)岔耦合仿真分析，但計(jì)算效率較低，且SIMPACK軟件限制了有限元模型的自由度規(guī)模，不利于磁浮車(chē)岔耦合作用的精細(xì)分析與參數(shù)研究。因此，進(jìn)一步利用FORTRAN語(yǔ)言開(kāi)發(fā)磁浮列車(chē)動(dòng)力學(xué)仿真軟件，在ANSYS中調(diào)用車(chē)輛動(dòng)力學(xué)程序，仿真分析車(chē)輛與道岔梁耦合動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，該方法計(jì)算速度較前者

4、快，對(duì)有限元模型的自由度規(guī)模沒(méi)有限制，是開(kāi)展磁浮車(chē)岔耦合動(dòng)力作用科學(xué)研究的合適途徑。 利用建立的磁浮車(chē)岔耦合作用模型及其數(shù)值仿真方法，計(jì)算了多種運(yùn)行工況下磁浮車(chē)輛—道岔耦合動(dòng)力響應(yīng)，包括列車(chē)側(cè)向過(guò)岔時(shí)道岔梁動(dòng)力響應(yīng)。仿真結(jié)果表明，磁浮列車(chē)直向或側(cè)向過(guò)岔時(shí)，道岔梁第三跨跨中垂向與橫向位移最大，且側(cè)向過(guò)岔時(shí)橫向位移幅值大于垂向位移。道岔梁板單元模型中翼緣振動(dòng)加速度及位移比箱梁主體振動(dòng)加速度及位移大，說(shuō)明翼緣局部振動(dòng)劇烈，尤其在低速過(guò)