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列车-轨道系统竖向动力分析的车辆轨道单元模型 被引量：25
1
作者 雷晓燕 张斌 刘庆杰 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2010年第3期168-173,共6页
根据列车-轨道系统运动的特点,提出了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车-轨道系统只需离散成车辆单元和轨道单元,其中轨道系统离散... 根据列车-轨道系统运动的特点,提出了适合该问题动力学分析的新型车辆单元和轨道单元,运用有限元方法和Lagrange方程,推导了两种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。整个列车-轨道系统只需离散成车辆单元和轨道单元,其中轨道系统离散成轨道单元,一节车辆离散成一个车辆单元。该模型具有程序编制容易、计算效率高的特点。作为应用实例,给出单轮通过和考虑轨道完全平顺和具有随机不平顺条件下整车通过时车辆和轨道动力响应分析的二个算例。 展开更多
关键词 列车单元 轨道单元 列车-轨道系统 车辆-轨道相互作用
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基于车辆-轨道单元的无砟轨道动力特性有限元分析 被引量：29
2
作者 张斌 雷晓燕 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期78-85,共8页
根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange... 根据CRTSⅡ型无砟轨道系统结构特点,建立列车-轨道-路基耦合系统动力分析模型,提出一种包含钢轨、扣件、轨下垫板、预制轨道板、CA砂浆层、混凝土支承层及路基的无砟轨道单元,并推导该单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。运用Lagrange方程建立高速列车通过时无砟轨道动力特性分析的有限元数值方程。结合实例,研究无砟轨道轨下垫板、CA砂浆层、路基等结构参数对轨道振动的影响,并对有砟轨道与无砟轨道连接段动力特性进行分析,分析时考虑列车速度、轨道基础刚度等影响因素。计算结果表明:无砟轨道结构参数合理取值与刚度合理匹配可显著提高轨道整体工作性能;连接段轨道基础刚度变化对钢轨垂向加速度和轮轨作用力均有影响,其影响随列车速度提高而增大;连接段采取轨道刚度渐变过渡措施,可明显降低车辆-轨道结构冲击振动,有效改善行车品质。 展开更多
关键词 CRTSⅡ型无砟轨道 车辆单元 轨道单元 轨道连接段 车辆-轨道相互作用
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考虑地表变形的轨道-土体空间映射关系分析与车致振动评估
3
作者 李正 徐磊 王卫东 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第12期5005-5017,共13页
针对地表变形下的无砟轨道结构与土体之间的变形空间映射关系,分析地表变形诱发轨道附加变形激励下的车辆-轨道-土体耦合振动问题。基本的分析框架由2个模型组成:1)车辆-轨道-土体动力相互作用模型;2)轨道结构-土体变形空间映射分析模... 针对地表变形下的无砟轨道结构与土体之间的变形空间映射关系,分析地表变形诱发轨道附加变形激励下的车辆-轨道-土体耦合振动问题。基本的分析框架由2个模型组成:1)车辆-轨道-土体动力相互作用模型;2)轨道结构-土体变形空间映射分析模型。模型1是本文动力响应分析的基本模型,是以经典的轮轨接触理论和有限元矩阵耦合方法为基础建立的。模型2用于分析轨道-土体变形空间映射关系,引入了增量法和迭代法用于处理轨道-土体接触/分离的非线性关系,并与ANSYS模型进行了验证。模型2计算得到的轨道结构在地表变形条件下产生的轨道附加变形和层间脱空被视为动力相互作用模型1的外部几何激励,在融合了经典的轨道不平顺激励的基础上分析长波轨道附加变形和层间动态接触对车致振动的影响。在算例中,以广州某城际铁路地表融沉问题为案例,分析轨道结构的附加变形与地表融沉之间的映射关系,并从动力相互作用的角度探讨地表融沉条件下的系统耦合振动规律。仿真结果表明,轨道结构附加变形与地表融沉之间有着较强的关联关系,但轨道与地表的层间并不会完全处于接触状态,而是存在局部的脱空。系统的振动在层间脱空较大处有着明显的增强,其长波低频部分是由刚度缺失造成。此外,车辆的运行安全性和舒适性在地表融沉区域也发生了不同程度的恶化。 展开更多
关键词 车辆-轨道-土体动力相互作用 空间映射 层间非线性 增量法 迭代法
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车辆循环动载下高速铁路路基累积变形预测研究 被引量：1
4
作者 李正 徐磊 +4 位作者 王卫东 杜香刚 余志武 刘鹏飞 曾志平 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1445-1456,共12页
高速铁路路基在车辆荷载反复作用下不可避免地产生累积变形,影响铁路轨道-路基结构服役性能和车辆运行品质。为探明高铁路基在循环车辆动载下的累积变形空间分布特性和长期发展规律,建立车致路基累积变形预测模型,其主要由2个子模块组成... 高速铁路路基在车辆荷载反复作用下不可避免地产生累积变形,影响铁路轨道-路基结构服役性能和车辆运行品质。为探明高铁路基在循环车辆动载下的累积变形空间分布特性和长期发展规律,建立车致路基累积变形预测模型,其主要由2个子模块组成:1)基于多体动力学和有限单元法建立的高速铁路车辆-轨道-路基耦合时变动力学模型;2)基于建立的车辆-轨道-路基动力相互作用模型,引入路基累积变形预测模型,利用循环跳跃的方式预测不同车辆荷载累积次数下路基的累积变形及其空间分布规律。2个模块的交互方面,在每次循环跳跃后,将路基累积变形空间映射至轨道,形成轨面附加几何不平顺,并同步更新迭代系统动力矩阵,建立了车致路基累积变形与系统动力响应之间的关联关系。研究结果表明:本文提出的计算模型可较好地揭示路基土体累积变形在循环车辆动载下的演化规律;采用循环跳跃的方法可更为真实准确地预测路基的累积变形,其计算的路基累积变形最大值为2.6069 mm,而未采用循环跳跃方法计算出的累积变形最大值则为1.7 mm,低估了34.8%。路基累积变形在前期发展较快,后期由于土体被不断夯实,累积变形的演化呈现减缓趋势,累积变形速率从1次加载0.035 mm减小到1次加载小于10^(-6)mm;在路基具有初始不均匀变形的区域内,路基累积变形的幅值大于路基没有初始不均匀变形的区域;路基的累积变形对系统的垂向动力响应的影响显著,动力响应表现为增大的趋势;对于系统的横向振动,累积变形的影响较小。本文提出的方法和研究结果可为高速铁路路基不均匀累积变形控制和预测提供技术支撑。 展开更多
关键词 铁道工程 车辆-轨道-路基动力相互作用 路基累积变形 空间几何映射 时变动力系统
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桥墩沉降下齿轨-超大坡度桥梁系统适应性及安全性研究
5
作者 陈兆玮 张梦琪 +4 位作者 王浪 李世辉 袁密奥 陈志辉 杨吉忠 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期93-103,共11页
我国规划了多条含有超大坡度桥梁的齿轨铁路线路,随着服役时间增长,桥墩沉降问题难以避免,易造成齿轨结构局部应力过大,严重时还会导致连接螺栓断裂,威胁齿轨系统的安全性和稳定性。针对该问题,详细考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为、轮轨... 我国规划了多条含有超大坡度桥梁的齿轨铁路线路,随着服役时间增长,桥墩沉降问题难以避免,易造成齿轨结构局部应力过大,严重时还会导致连接螺栓断裂,威胁齿轨系统的安全性和稳定性。针对该问题,详细考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为、轮轨非线性接触行为以及桥墩沉降等复杂因素,建立桥墩沉降下齿轨车辆-齿轨(轨道)-超大坡度桥梁系统耦合动力学模型,研究列车通过时桥墩沉降对齿轨垂/纵向变形、应力、加速度以及连接螺栓应力的影响,最终提出山区大坡度齿轨铁路桥墩沉降安全控制值。研究表明:在齿轮齿轨啮合作用和轮轨作用等多荷载综合作用下,桥墩沉降极有可能导致齿轨连接螺栓发生断裂;当桥墩沉降量达到6.76 mm时,连接螺栓剪切应力达到其许用剪切强度235 MPa,可能发生断裂,严重威胁结构稳定性和行车安全;齿轨结构应力远小于齿轨抗拉强度;齿轨最大变形量可达桥墩沉降量的140%;齿轨振动主频位于70~80 Hz;桥墩沉降对连接螺栓应力和齿轨变形的影响较为显著,而对齿轨振动、应力的影响较小。 展开更多
关键词 车辆-轨道-桥梁相互作用 齿轨铁路 超大坡度桥梁 桥墩沉降 运行安全
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常导磁浮列车动态磁轨关系研究 被引量：16
6
作者 梁鑫 罗世辉 马卫华 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期39-45,共7页
研究常导磁浮列车动态磁轨关系,从车辆-轨道耦合动力学思想出发,结合特定悬浮控制规律,建立考虑微小波动时的单磁铁动态悬浮控制数学模型;通过悬浮控制的磁浮车辆-轨道的相互作用研究具有特定悬浮控制系统的车辆在运行过程中的动态磁轨... 研究常导磁浮列车动态磁轨关系,从车辆-轨道耦合动力学思想出发,结合特定悬浮控制规律,建立考虑微小波动时的单磁铁动态悬浮控制数学模型;通过悬浮控制的磁浮车辆-轨道的相互作用研究具有特定悬浮控制系统的车辆在运行过程中的动态磁轨关系。研究结果表明:间隙反馈系数对悬浮系统的初始状态影响很小;当系统受到外界激扰时,间隙反馈系数对悬浮状态影响变大,随着间隙反馈系数的增大,悬浮间隙的动态变化趋于稳定;车辆在桥梁上运行时,悬浮间隙一直处于波动状态,且车辆在进、出桥梁时波动最大,动态悬浮间隙与车速成正比,车辆载重与桥梁振动幅度成正比。当车速超过250km/h后,动态悬浮间隙受车速的影响迅速增大,磁轨关系的线圈电流、电磁悬浮力的变化与悬浮间隙变化基本一致。 展开更多
关键词 磁浮列车 动态磁轨关系 间隙反馈系数 磁浮车辆-轨道相互作用
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路基基床动应力响应特征的数值模拟研究 被引量：11
7
作者 刘文劼 梅慧浩 +3 位作者 冷伍明 董城 徐方 聂如松 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期108-117,共10页
以朔黄重载铁路为工程背景,运用ABAQUS软件建立车辆-轨道-路基相互作用有限元模型,分析重载列车运行下基床的动力响应特性,引入典型轨道谱分析轨道高低不平顺对基床动力响应的影响。结果表明:随着深度的增加,基床表面以下动应力横向分... 以朔黄重载铁路为工程背景,运用ABAQUS软件建立车辆-轨道-路基相互作用有限元模型,分析重载列车运行下基床的动力响应特性,引入典型轨道谱分析轨道高低不平顺对基床动力响应的影响。结果表明:随着深度的增加,基床表面以下动应力横向分布由双峰型逐渐转变为单峰型;相邻车厢转向架通过时,基床表面处动应力存在明显的叠加效应;基床不同位置处动应力峰值基本随列车轴重的增加线性增大;既有重载铁路基床厚度设计标准(2.5m)尚难以适应运行轴重30t及以上重载列车;轨道高低不平顺使路基内动力响应加剧,不同位置处路基面动应力差异增大。根据三倍标准差原理,用正态分布函数估算重载列车和轨道高低不平顺共同作用下路基面处的最大动应力。研究结果可为重载铁路路基设计及既有线扩能改造提供参考。 展开更多
关键词 重载铁路 车辆-轨道-路基相互作用有限元模型 基床 动应力 适应性
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