高速鐵路車輛——橋梁系統(tǒng)耦合振動及程序設(shè)計(jì).pdf

1、近年來既有鐵路的不斷提速和高速鐵路的不斷興建，以及城市軌道交通的大批建設(shè)，使得人們充分認(rèn)識到了研究車橋相互作用的重要性和必要性。隨著列車行車速度的不斷提高，行車密度的不斷增加以及軸重的不斷加大，車輛與橋梁的動力相互作用越來越成為一個(gè)關(guān)乎車輛安全運(yùn)行和橋梁正常使用的重要因素。一方面，列車通過橋梁時(shí)將引起橋梁結(jié)構(gòu)的振動，直接影響其工作狀態(tài)和使用壽命：另一方面，橋梁的振動又反過來影響車輛的振動，對車輛的平穩(wěn)性和安全性產(chǎn)生影響。因此，車橋耦合振

2、動成為評估結(jié)構(gòu)動力參數(shù)合理與否的重要考慮因素，車橋動力分析問題也越來越受到橋梁研究者的關(guān)注。 本文采用D′Alembert原理和Lagrange方程推導(dǎo)了23個(gè)自由度的車輛的運(yùn)動方程；使用有限元法建立橋梁系統(tǒng)的運(yùn)動方程，討論了普通空間梁單元的單元剛度矩陣和質(zhì)量矩陣；使用子空間迭代法求解結(jié)構(gòu)振動的特征值；介紹了輪軌接觸幾何關(guān)系的求解方法；介紹了采用迭代法求解輪軌法向力；首先采用Hertz理論以確定輪軌接觸斑，然后采用Kalker線

3、性理論求解輪軌間的蠕滑力；介紹了車橋相互關(guān)系和軌道不平順；對于車輛、橋梁動力學(xué)方程則采用Newmark-β法求解；最后討論了列車運(yùn)行安全性和運(yùn)行品質(zhì)以及他們的評價(jià)指標(biāo)，如脫軌系數(shù)、輪重減載率、Sperling舒適性指標(biāo)等。 在上述理論的基礎(chǔ)上，采用UML(標(biāo)準(zhǔn)建模語言)建立了一個(gè)比較完善的車橋耦合分析程序的框架，并基于MFC平臺對其進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，開發(fā)出了一個(gè)具有良好的人機(jī)交互界面的車橋耦合分析程序，此程序系統(tǒng)具有良好的可靠性、可再