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真实基流中非线性Rossby波演变特征(二):能量、结构演变及初始场影响 被引量:8
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作者 张立凤 张亮 李崇银 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期886-895,共10页
针对非线性的准地转正压位涡方程,利用自行设计的差分格式和高斯函数拟合得到的真实基流分布,数值研究了线性和非线性Rossby波流场结构和总能量的演变以及初值对总能量演变的影响.发现在非线性的真实基流中,线性和非线性Rossby波的相对... 针对非线性的准地转正压位涡方程,利用自行设计的差分格式和高斯函数拟合得到的真实基流分布,数值研究了线性和非线性Rossby波流场结构和总能量的演变以及初值对总能量演变的影响.发现在非线性的真实基流中,线性和非线性Rossby波的相对总能量出现振荡型增长或衰减,非线性波动的振荡周期明显小于线性波动,非线性项不仅抑制能量的快速发展,也抑制能量的快速衰减;线性Rossby波的流场结构一直是以标准的正弦(或余弦)方式演变,而非线性Rossby波则是以类似椭圆余弦波的方式演变,并会出现长波调整现象;非线性Rossby波对初始场和基流结构具有强烈的依赖性,在其总能量演变过程中,可出现类似混沌的现象. 展开更多
关键词 线性非线性rossby波 相对总能量 结构 初始场 调整
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完整Coriolis力作用下的非线性Rossby波 被引量:4
2
作者 尹晓军 杨联贵 +2 位作者 张瑞岗 刘全生 杨红丽 《应用数学》 CSCD 北大核心 2017年第3期607-612,共6页
在正压流体中,利用摄动方法从描写既有Coriolis参数的垂直分量又含有水平分量的位涡方程出发,推导了近赤道非线性Rossby波振幅演变所满足的非线性mKdV方程,并利用Jacobi椭圆函数展开法,求解了推广后的非线性mKdV方程的行波解及孤立波解... 在正压流体中,利用摄动方法从描写既有Coriolis参数的垂直分量又含有水平分量的位涡方程出发,推导了近赤道非线性Rossby波振幅演变所满足的非线性mKdV方程,并利用Jacobi椭圆函数展开法,求解了推广后的非线性mKdV方程的行波解及孤立波解.通过分析其方程的行波解及孤立波,表明地球旋转的水平分量对Rossby波动产生一定的影响. 展开更多
关键词 完整科氏力 JACOBI椭圆函数 非线性rossby波
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完整Coriolis力作用下非线性Rossby波的精确解 被引量:17
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作者 赵强 于鑫 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1304-1308,共5页
从包含完整Coriolis力的Boussinesq近似的斜压大气运动方程组出发,利用半地转近似导出β效应和地球旋转水平分量fH=2Ωcosφ共同作用下的大气非线性Rossby波动所满足的KdV方程,求得了椭圆余弦波解和孤立波解.结果分析表明,若扰动与纬度... 从包含完整Coriolis力的Boussinesq近似的斜压大气运动方程组出发,利用半地转近似导出β效应和地球旋转水平分量fH=2Ωcosφ共同作用下的大气非线性Rossby波动所满足的KdV方程,求得了椭圆余弦波解和孤立波解.结果分析表明,若扰动与纬度有关,Coriolis参数分量fH将影响波动传播的频率特征,并加强水平散度对斜压Rossby波的作用;如果扰动与纬度无关,则Coriolis参数分量fH的影响消失. 展开更多
关键词 CORIOLIS力 β效应 rossby
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地形强迫下的非线性Rossby波 被引量:6
4
作者 朱开成 王琴 李湘如 《高原气象》 CSCD 北大核心 1991年第3期233-240,共8页
本文在半地转近似下,用相角函数方法和常微分方程的相图分析,讨论了地形强迫下非线性Rossby波方程存在波度解的坡度条件和初始扰动条件。
关键词 大气 运动 rossby 地形 拟势函数
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真实基流中非线性Rossby波演变特征(一):数值模式设计 被引量:9
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作者 张立凤 张亮 李崇银 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期629-633,共5页
针对描述非线性Rossby波的正压准地转位涡方程,设计了一个隐式差分迭代格式,通过数值解与精确解对比的方法,验证了差分迭代格式的精度和稳定性.首先将正压准地转位涡方程简化为Couette流方程,对比了Couette流精确解和数值解,验证了差分... 针对描述非线性Rossby波的正压准地转位涡方程,设计了一个隐式差分迭代格式,通过数值解与精确解对比的方法,验证了差分迭代格式的精度和稳定性.首先将正压准地转位涡方程简化为Couette流方程,对比了Couette流精确解和数值解,验证了差分格式对线性方程数值计算的精度和稳定性;然后通过构造精确解和修改原方程的方法,验证了差分格式对非线性方程的数值计算的精度和稳定性.结果表明,无论是线性方程还是非线性方程,利用本文设计的差分格式得到的数值解都是稳定可靠的,这为研究非线性R0ssby波在真实基流的演变特征奠定了基础. 展开更多
关键词 rossby 精确解 差分格式 数值解 计算精度
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雅可比椭圆函数在大气和海洋动力学中的应用:二维非线性Rossby波研究 被引量:7
6
作者 赵强 刘式适 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期965-970,共6页
提出了扩展雅可比椭圆函数方法,来求得Petviashvili方程的精确解析解.Petviashvili方程被视为正压准地转位涡度方程的非地转扩展,应用该方法可以得到很多二维非线性Rossby波的周期波解,在取极限情况下,也可以得到二维Rossby孤立子解.
关键词 Petviashvili方程 雅可比椭圆函数 rossby
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地球物理流体中的非线性Rossby波(英文) 被引量:1
7
作者 谭本馗 刘式适 《应用数学》 CSCD 北大核心 1990年第1期40-49,共10页
本文利用半地转近似和运行波方法研究了地球物理流体(大气和海洋)中的非线性Rossby波,它们满足KdV方程.
关键词 地球物理流体 非线性 rossby
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非线性Rossby波动特征的进一步探讨 被引量:3
8
作者 管兆勇 《热带气象学报》 CSCD 1993年第2期160-168,共9页
在一定的假定下,利用自然坐标系对正压非线性Rossby波的特征作了进一步探讨,指出控制Rossby波动过程的本质方程是摆型方程及类似于Sine—Gordon方程的关系式,得到了波动过程中复杂的质点振动轨迹和非线性振荡的周期;给出了定常Rossby波... 在一定的假定下,利用自然坐标系对正压非线性Rossby波的特征作了进一步探讨,指出控制Rossby波动过程的本质方程是摆型方程及类似于Sine—Gordon方程的关系式,得到了波动过程中复杂的质点振动轨迹和非线性振荡的周期;给出了定常Rossby波的几种复杂流型,证明了非线性Rossby波的位相传播和能量传播是沿着流线进行的。这些结果对深入认识大气内部动力过程和解释某些观测现象具有一定意义。 展开更多
关键词 坐标 非线性 rossby 大气动力学
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海洋和大气中的非线性Rossby波 被引量:1
9
作者 何建中 郭品文 《南京气象学院学报》 CSCD 1993年第3期295-301,共7页
利用微分方程定义的动力系统相平面几何定性理论,研究了海洋和大气中的非线性Rossby周期波与孤立波的存在条件和波解,得到了非线性波动的波速公式及波参数间的一些诊断关系。同时指出,波动的特征涡度受到限制,即平衡处的涡度不能过大,... 利用微分方程定义的动力系统相平面几何定性理论,研究了海洋和大气中的非线性Rossby周期波与孤立波的存在条件和波解,得到了非线性波动的波速公式及波参数间的一些诊断关系。同时指出,波动的特征涡度受到限制,即平衡处的涡度不能过大,否则波要发生破碎。 展开更多
关键词 rossby 海洋 大气 非线性
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弱耗散作用下非线性Rossby波的调制不稳定 被引量:1
10
作者 罗德海 《大气科学》 CSCD 北大核心 1993年第2期163-172,共10页
本文使用WKB方法对弱耗散作用下基本气流具有弱切变的行星大气中非线性Rossby波进行了研究,得到了弱耗散的非线性Rossby波振幅所满足的复系数非线性Schrdinger方程,并分别就无耗散和弱耗散的Rossby波的边带稳定性问题进行了讨论,得到了... 本文使用WKB方法对弱耗散作用下基本气流具有弱切变的行星大气中非线性Rossby波进行了研究,得到了弱耗散的非线性Rossby波振幅所满足的复系数非线性Schrdinger方程,并分别就无耗散和弱耗散的Rossby波的边带稳定性问题进行了讨论,得到了一些新结果. 展开更多
关键词 耗散 rossby 大气 非线性 不稳定
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非线性Rossby波及其相互作用Ⅱ.周期波动解及其稳定性 被引量:4
11
作者 谭本馗 《北京大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 1993年第3期378-384,共7页
在正压流体中,两个相互作用的非线性Rossby波满足一耦合的非线性Schr(?)dinger方程组。文献[1]研究了此方程组的包络孤立波及其碰撞相互作用解。本文对比方程组的周期波动解及其稳定性进行了研究,得到了有关稳定和不稳定的判据。
关键词 非线性 相互作用 行星
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简单海气耦合的线性和非线性Rossby波
12
作者 夏友龙 王永中 邓北胜 《热带气象学报》 CSCD 1996年第3期200-206,共7页
采用忽略Reyleigh摩擦和Newton冷却的定常、线性大气模式和地转动量近似下的非线性海洋模式。这里包含了大气通过线性风应力影响海洋,海洋通过加热过程影响大气的物理机制。用相平面理论讨论了海气耦合作用对简单耦合线... 采用忽略Reyleigh摩擦和Newton冷却的定常、线性大气模式和地转动量近似下的非线性海洋模式。这里包含了大气通过线性风应力影响海洋,海洋通过加热过程影响大气的物理机制。用相平面理论讨论了海气耦合作用对简单耦合线性Rossby波和非线性Rossby波的影响。结果指出,强海气作用易使西传的简单耦合Rossby波不稳定,弱海气作用易使东传的Rossby波不稳定。同时。 展开更多
关键词 海气耦合 线性 非线性 罗斯贝 孤立
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正压大气中地转偏差引起的非线性Rossby波
13
作者 赵瑞星 《气象学报》 CSCD 北大核心 1992年第3期360-364,共5页
正压大气中的非线性波动的研究业已在60年代开始,70年代到80年代取得了丰硕的成果。在我国巢纪平等(1980)首先讨论了旋转大气中的正压Rossby椭圆余弦波。之后刘式适、黄思训等也做了大量的工作。特别是刘式适等,鉴于以前的工作多采用多... 正压大气中的非线性波动的研究业已在60年代开始,70年代到80年代取得了丰硕的成果。在我国巢纪平等(1980)首先讨论了旋转大气中的正压Rossby椭圆余弦波。之后刘式适、黄思训等也做了大量的工作。特别是刘式适等,鉴于以前的工作多采用多尺度方法,比如约化摄动法,而这种方法中的G-M变换本身就意味着将要导出的结果。考虑到长波的弱非线性近似,将非线性项在平衡点附近展开为Taylor级数,求得了方程的非线性近似解。黄思训等认为应用展开法只能求得原方程的近似解,问题的解析解尚未找到。于是利用类似的模式导出了方程的解析解。 展开更多
关键词 大气 正压 地转 偏差 rossby
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耦合非线性KdV方程及β效应和剪切流对Rossby波影响分析
14
作者 陈利国 李琳琳 高菲菲 《应用数学》 北大核心 2025年第3期787-795,共9页
采用Gardner-Morikawa(G-M)变换和小参数摄动展开法,推导了描述两层流体中Rossby波演化的耦合非线性KdV方程模型,利用Jacobi椭圆函数展开法获得耦合方程的孤立波解.基于耦合KdV方程和孤立波解,借助演化图形模拟,分析了β效应和基本剪切... 采用Gardner-Morikawa(G-M)变换和小参数摄动展开法,推导了描述两层流体中Rossby波演化的耦合非线性KdV方程模型,利用Jacobi椭圆函数展开法获得耦合方程的孤立波解.基于耦合KdV方程和孤立波解,借助演化图形模拟,分析了β效应和基本剪切流对Rossby波演化影响,揭示了Rossby波在两层流体中波-波相互作用的物理因素. 展开更多
关键词 两层流体 rossby 耦合KDV方程 β效应 基本剪切流
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差异坡度岛礁地形对波浪非线性特征变化影响的试验研究
15
作者 王超 屈科 +2 位作者 王旭 陈佳莹 王傲宇 《热带地理》 北大核心 2025年第6期1045-1052,共8页
广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有差异坡度的礁坪地形,礁坪地形的变化显著影响入射波浪在岛礁上传播演变的非线性特征。然而,以往研究尚未系统探讨礁坪地形突变对规则波非线性特征的影响。文章基于差异坡度岛礁地形的实验室... 广泛分布于热带和亚热带海域的珊瑚礁一般具有差异坡度的礁坪地形,礁坪地形的变化显著影响入射波浪在岛礁上传播演变的非线性特征。然而,以往研究尚未系统探讨礁坪地形突变对规则波非线性特征的影响。文章基于差异坡度岛礁地形的实验室波浪水槽物理模型试验,系统研究了差异坡度岛礁地形对波浪非线性特征变化的影响,并且分析了入射波高、礁坪水深和波浪周期3种因素的影响。结果表明:波浪偏度、不对称度和厄塞尔数峰值的幅值均在礁坪台阶附近达到最大值,3个非线性特征参数幅值整体上均随入射波高和波周期的增大而增大,随礁坪水深增大而减小。最后,根据波浪偏度和不对称度在差异坡度礁坪上随厄塞尔数的变化趋势,分别对其参数化拟合得到不同礁坪区域内波浪偏度和不对称度的经验公式。 展开更多
关键词 规则 珊瑚礁 岛礁地形 非线性特征 偏度 不对称度 厄塞尔数
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具有黏弹性的非线性弹性本构关系及波动方程
16
作者 柏韩 冯晅 +4 位作者 刘财 王鑫 刘乾 丁梦颜 徐雨歆 《地球物理学报》 北大核心 2025年第8期3223-3234,共12页
岩石具有显著的非线性弹性特性,但目前还没有较好的非线性弹性波动方程能用于描述地震波等弹性波在传播过程中的非线性弹性特征.我们通过将Kelvin-Voigt模型与经典非线性弹性本构关系相结合,探索构建了一个新的具有黏弹性的非线性弹性... 岩石具有显著的非线性弹性特性,但目前还没有较好的非线性弹性波动方程能用于描述地震波等弹性波在传播过程中的非线性弹性特征.我们通过将Kelvin-Voigt模型与经典非线性弹性本构关系相结合,探索构建了一个新的具有黏弹性的非线性弹性本构关系.并使用共传播声弹性实验方法对新构建的本构关系进行了验证,实验结果与模型预测的数据具有很高的一致性.我们进一步尝试推导建立了新的具有黏弹性的非线性弹性波动方程,并利用有限差分方法获得数值解.数值模拟结果表明,具有黏弹性的非线性弹性本构关系中的二阶非线性弹性项对波的传播影响较大,会造成波形畸变;三阶非线性弹性项影响相对较小,会在波形尾部产生高次谐波;黏性项在一定程度上可以抵消非线性弹性项和有限差分格式造成的数值解振荡问题.此外我们还发现了二阶和三阶非线性弹性系数值的正负决定波形尾部倾斜方向和波峰变陡方向,绝对值大小决定这种形变趋势的程度.最后我们讨论了非线性弹性应力-应变曲线和应变(应力)-时间曲线中的经典滞后回路特征. 展开更多
关键词 非线性弹性本构关系 Kelvin-Voigt模型 共传播声弹性实验 非线性弹性动方程 数值模拟 非线性弹性的传播特征
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基于频谱分析的二阶非线性随机波作用下海床液化概率计算
17
作者 蔡明辉 杨明辉 杨汉 《海洋工程》 北大核心 2025年第2期102-113,共12页
恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙... 恶劣海况条件下由波浪荷载引起的海床液化是造成海洋结构物失稳的主要因素之一。为研究恶劣海况条件下海床最大液化深度的响应问题,首先将海洋波浪视为二阶非线性随机波,并以波浪频谱作为描述随机波浪的主要参数,推导了海床内部超孔隙水压力响应频谱与随机波频谱关系式。在此基础上,考虑了随机波浪荷载作用下海床动态响应计算结果的不确定性,依据基于瑞利变换的概率分析方法,结合二阶非线性随机波作用下超孔隙水压力动态响应解析解,提出了以频谱为基础计算参数的非线性随机波作用下海床土体液化概率的求解方法,该方法可直接计算不同深度处海床液化概率值,概率计算过程简便高效,并与他人的试验数据对比,验证了该方法的实用性。最后,利用Jonswap谱作为输入频谱进行分析,分析结果显示:有效波高Hs与显著波周期Ts的增大会增大不同深度处的海床液化概率,且最大液化深度也随之增加;而在相同的波浪等级下,最大液化深度随水深d的减小而增大;非均匀海床上覆土层的性质主导了海床的液化概率分布情况。 展开更多
关键词 二阶非线性随机 浪荷载 海床动态响应 频谱 液化概率
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带包覆层圆管缺陷的非线性超声零频波检测方法研究
18
作者 孙弋 赖泉青 邓明晰 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期28-42,共15页
带包覆层圆管因绝缘、耐高压以及抗振动等优势被广泛地应用于石油、化工等领域。为保证带包覆层圆管在服役过程中的安全运行,有必要对其缺陷进行检测。然而,带包覆层圆管通常采用具有高声吸收衰减特性的高分子聚合物材料作为包覆层,从... 带包覆层圆管因绝缘、耐高压以及抗振动等优势被广泛地应用于石油、化工等领域。为保证带包覆层圆管在服役过程中的安全运行,有必要对其缺陷进行检测。然而,带包覆层圆管通常采用具有高声吸收衰减特性的高分子聚合物材料作为包覆层,从而使得传统的高频超声导波检测方法存在信噪比低等问题。另一方面,低频超声导波能传播足够长的距离,但存在检测盲区较大和分辨率较低等缺点。为此,提出一种基于非线性超声零频波的低声衰减、高灵敏度的带包覆层圆管缺陷检测方法。首先理论分析了非线性超声零频波沿圆管结构轴向传播时的生成机制,随后通过有限元仿真和实验验证探究了非线性超声零频波在自由圆管以及带包覆层圆管中的传播特性,最终在实验中利用非线性超声零频波成功地检测出带包覆层圆管内存在的切口状缺陷。结果表明:非线性超声零频波具有较低的声衰减特性,在线性基频超声波已完全衰减的情况下,非线性超声零频波仍然能够准确地识别出带包覆圆管内部存在的多个缺陷。该方法所述的非线性超声零频波因其载波频率为0而具有低声衰减的特性,能够用于带包覆层高声衰减圆管结构的无损检测。 展开更多
关键词 带包覆层圆管 高声吸收衰减 缺陷 非线性超声 零频
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基于小波分析的火灾后灌浆套筒损伤的线性与非线性超声评价
19
作者 张璐 唐永泽 +3 位作者 曾家俊 贾尚达 李红豫 刘其舟 《振动与冲击》 北大核心 2025年第9期303-312,共10页
评估火灾后预制混凝土建筑节点的安全性至关重要,可为建筑后续使用和修复提供可靠参考。半灌浆套筒连接件(half grouted sleeve connection, HGSC)是预制建筑构件中最常见的连接方式之一,其火灾后的力学性能代表着整个节点的安全性。因... 评估火灾后预制混凝土建筑节点的安全性至关重要,可为建筑后续使用和修复提供可靠参考。半灌浆套筒连接件(half grouted sleeve connection, HGSC)是预制建筑构件中最常见的连接方式之一,其火灾后的力学性能代表着整个节点的安全性。因此,为研究火灾后HGSC的损伤,制作了3组缺陷率,共15个试件用于超声波检测试验(ultrasonic testing, UT),应用了5种不同火灾温度来产生不同的火灾后损伤。温度变化产生的损伤和缺陷通过UT信号的畸变表现出来,通过分析信号的差异可以区别不同的损伤程度。提出使用小波分析对超声波信号进行量化分析。对于线性超声波(linear ultrasonic testing, LUT)检测信号,通过小波包分解(wavelet packet decomposition, WPD)得到的分解等级为8的小波能量比进行分析。对于非线性超声波检测(non-linear ultrasonic testing, NLUT)信号,通过小波变换提取的一次和二次谐波超声时域信号得到声学非线性参数(acoustic nonlinear parameters, ANP),并进行量化分析。结果表明,UT信号通过WPD计算的Ⅰ频段的小波包能量占比随火灾温度增加而增加,Ⅱ频段则相反,可以区分常温和受火灾影响的HGSC。通过比较不同缺陷率HGSC的小波包能量占比,可以区分无灌浆缺陷和有灌浆缺陷。ANP与火灾温度具有较强的线性相关性,可以通过ANP量化HGSC受火灾温度的影响。分析试验数据发现黏结强度同时与温度和ANP的变化存在较强的线性关系,通过建立温度和ANP同黏结强度的数学模型,即可以量化损失。因此,温度和ANP可以作为量化黏结强度的评估参数。该研究方法可为工程应用提供参考依据。 展开更多
关键词 半灌浆套筒 火灾 线性超声 非线性超声 变换
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扣件刚度非线性对波磨区轮轨瞬态滚动接触行为的影响 被引量:3
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作者 徐井芒 梁新缘 +2 位作者 王凯 赵思琪 王平 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期247-255,共9页
WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建... WJ-8型扣件橡胶垫板刚度在长期服役过程中表现出非线性特征,静刚度随荷载增加而降低,为提高三维瞬态滚动接触有限元模型计算精确性,本文以LMA踏面车轮及CHN60型钢轨为基础,基于显式积分算法,将以往研究中线弹性扣件转化为非线性扣件,建立考虑扣件刚度非线性特征的三维轮轨瞬态滚动接触有限元模型,研究刚度非线性对车轮与钢轨波磨间高频动态响应及瞬态接触行为的影响,并重点分析了波磨工况下时频域内轮轨接触力、轴箱加速度的变化信息.结果表明:扣件非线性对轮轨接触力变化影响明显,主要表现为车轮行驶至扣件前端时强振动导致橡胶垫板表现为柔软特性使轮轨接触力减小,车轮行驶至扣件上方时在轴重作用下振动减弱表现为刚硬特性使轮轨接触力增大,轮轨力变化差异最大达到13.1%. 展开更多
关键词 刚度非线性 瞬态滚动接触 显式有限元法
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