高速铁路扣件弹条动力学分析

为了研究扣件弹条在高速列车动荷载作用下的振动特性,以我国高速铁路采用的Vossloh扣件弹条为研究对象,采用ABAQUS有限元软件建立详细的扣件系统有限元模型,基于非线性接触理论与车辆-轨道耦合动力学理论,研究弹条在安装过程中的受力及列车动荷载作用下的振动特性,并与现场实测结果进行了对比验证。结果表明:螺栓预压力施加到33kN时,弹条达到正常安装状态,此时弹条中圈环位移为20.3mm,弹条扣压力为13.8kN;考虑钢轨波磨情况下,弹条加速度和振动位移最大值分别约为3g、0.05mm,计算结果与实测结果在振动形态与幅值上均基本一致,弹条振动加速度与不考虑钢轨波磨下的结果相比约增大10倍,明显加剧了扣件弹条的振动,从而会加速弹条的疲劳损伤。     

基于车-桥随机振动模型的简支梁桥墩顶垂向动反力特征研究EI北大核心CSCD

为研究高速铁路简支梁桥墩顶垂向动反力的随机性特征,基于虚拟激励法和有限元方法,建立了列车-轨道-桥梁耦合系统竖向随机振动模型。采用多体动力学理论建立具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统列车模型;采用有限元方法建立轨道-桥梁有限元模型;基于等效Hertz线性轮轨接触关系建立列车-轨道-桥梁耦合系统动力学方程。通过虚拟激励法将轨道高低不平顺转化为一系列简谐不平顺的叠加,将非平稳随机振动问题转化为确定性时间历程问题,推导了列车-轨道-桥梁耦合时变系统随机振动计算模型。基于该计算模型,以五跨32 m预应力混凝土简支箱梁桥为研究对象,研究了轨道不平顺和车速对墩顶垂向动反力随机特征的影响。结果表明:墩顶垂向动反力受列车轴重引起的确定性激励控制,轨道不平顺随机激励对其影响显著;不同轨道不平顺随机激励下墩顶动反力均方根(σ)不同,基于3σ法得到的限值(μ±3σ)相差较大;随着车速的增大,墩顶动反力均方根(σ)逐渐增大。     

高速列车-轨道-桥梁动态相互作用原理及模型

分析了高速列车通过桥梁过程中机车车辆与轨道结构及桥梁之间的动态相互作用机制;在此基础上建立了高速列车—轨道—桥梁动态相互作用模型;以秦沈客运专线高速行车试验为基础对模型进行了验证分析,结果表明:模型计算结果与现场实测结果具有较好的一致性,由此说明在高速列车/桥梁振动分析中充分考虑轨道结构参振并引入精确的动态轮轨作用关系,可以更好地模拟高速列车过桥动态行为。     

地震作用下铁路斜拉桥动力响应及行车安全性研究

为研究高速铁路斜拉桥在地震作用下的车-桥耦合动力响应及列车走行性能,以新建杭长客专铁路长沙段（112 m+80 m+32 m）槽型截面独塔斜拉桥为研究对象,利用车-线-桥耦合动力学分析软件TRBF-DYNA建立了考虑地震作用的列车-轨道-桥梁耦合系统空间动力分析模型。采用等效荷载法计算轨道-桥梁子系统的地震响应,通过考虑拟静力位移分量,将钢轨相对地震响应转化为绝对坐标系下动力响应,最终通过空间轮轨滚动接触模型将地震作用传递至车辆子系统。对比分析了不同列车运行速度和不同地震强度条件下桥梁、列车动力响应的变化规律,评估了列车行车安全性能。结果表明:地震对列车运行安全性有显著影响,根据我国规范可判断列车在7度、8度、9度多遇地震下的安全行车速度阈值分别为200 km/h、180 km/h和140 km/h;根据轮轨接触评判准则,在80 km/h~240 km/h的行车速度范围内,在7度、8度和9度多遇地震下轮轨相对位移仍在安全范围内。     

列车-有砟轨道-路基空间耦合动力学模型

建立了列车-有砟轨道-路基空间耦合动力学模型.模型中,充分考虑了机车车辆、有砟轨道、路基的空间特性、时变特性及相互作用,对路基系统,采用连续体建模的方法,并利用Galerkin法进行了离散.通过仿真计算与秦沈线综合试验实测结果进行比较,验证了模型的可靠性.以运行速度为200km/h的CRH2动车组作用为例分析了路基的动...     

高速铁路框架型板式轨道动力学分析

建立了高速列车-框架型板式轨道的动力学模型.基于弹性薄板振动理论和加权余量法,推导了框架型轨道板关于振型坐标的常微分方程.对比分析了运行速度为300 km/h的CRH2-300动车组作用下框架型和平板型板式轨道动力响应,结果表明:两种轨道结构的钢轨垂向位移、钢轨支点反力差别不大,框架型板式轨道的轨道板垂向位移、CA砂浆动应力均大于平板型.分析了CA砂浆弹性模量、板下胶垫刚度对框架型板式轨道动力响应的影响,计算了框架型轨道板的动应力分布,结果表明:随CA砂浆弹性模量的增大,框架型轨道板垂向位移减小,CA砂浆动应力增大,对钢轨垂向位移和钢轨支点反力影响不大;增设板下胶垫可以有效降低CA砂浆动应力;框架型轨道板最大拉应力小于混凝土抗拉强度标准值,可保证强度.     

铁路钢轨扣件系统垂向动力模型及振动特性

该文针对铁路钢轨扣件系统,分别考虑了扣压件及垫层的弹性特性,并考虑了扣件系统中扣压件的预压力,建立了详细的垂向动力分析模型,并推导了钢轨受力方程,然后基于车辆-轨道耦合动力学理论,分析了扣件系统垂向振动特性,结果表明:扣压件及垫层的弹性变形均受预扣压力及轮轨动态相互作用力的影响,扣压件及垫层作用在钢轨上的力均含有预扣压力及轮轨力的成分。因此,在铁路轨道扣件系统的动力分析与设计研究中,有必要分开考虑扣压件及垫层的弹性特性。     

列车-高架桥式客站耦合系统振动响应分析EI北大核心CSCD

针对中国高速铁路"站桥合一"大型枢纽客站的车致振动问题,以新长沙南站为例,利用自主开发的计算分析软件TRBF-DYNA建立了列车-轨道-客站耦合系统空间整体动力学分析模型,研究车致客站振动响应的分布规律、传播和衰减规律。车辆采用31自由度车辆模型,采用有限元方法建立轨道-客站三维整体动力学模型,轮轨之间采用空间非线性接触模型。开展了单线和双线行车工况下的列车-轨道-客站耦合振动分析。结果表明:受列车竖向动力荷载控制,客站以竖向振动为主;无砟轨道结构可以过滤轮轨高频激励,降低列车对轨道层主梁的冲击作用;桥式结构体系可以较好地减小轨道层振动对上部结构振动的影响;双线行车引起的客站振动响应高于单线行车,但均能满足舒适性要求;车辆行车安全性指标符合规范要求,表明该客站结构设计具有较高的安全储备。     

列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究EI北大核心CSCD

为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。     

动力吸振器在浮置板轨道低频振动控制中的应用

研究了动力吸振器对轮轨动力作用下浮置板轨道低频振动的控制特性。首先基于动力吸振器定点理论以及多自由度系统等价质量识别法,并通过对浮置板轨道进行模态分析,确定了浮置板附加动力吸振器的最优刚度、最优阻尼和最优附加位置;然后对浮置板轨道进行简谐响应分析,探讨了控制浮置板各阶模态振动的动力吸振器在不同质量比下的吸振特性;最后基于车辆-轨道耦合动力学模型,研究了列车动荷载作用下动力吸振器对浮置板轨道低频振动的控制特性。结果表明:动力吸振器能够有效地吸收浮置板轨道的固有频率附近的低频振动能量;动力吸振器的质量比越大,其吸振效果越明显;合理的吸振器设置能够有效地控制列车动荷载下浮置板低频振动及对应频段钢弹簧支反力向下部基础的传递。