车辆 轨道耦合系统随机振动分析.docx

车辆_轨道耦合系统随机振动分析车辆——轨道耦合系统随机振动分析
毛利军1 ,
雷晓燕2
( 1. 华东交通大学 土木工程学院, 江西 南昌
330013; 2. 华东交通大学 校办, 江西 南昌 330013)
摘要: 将轨道上下不平顺视为平稳各态历经随机过程5
, 利用车辆2轨道耦合动力有限元计算模型, 对车辆2轨道系统
垂向随机振动做了计算, 在时域和频域内对系统响应作了分析Λ
关 键 词: 铁道车辆; 轨道; 耦合动力学; 随机振动; 轨道不平顺
中图分类号: U 213. 13
文献标识码: A
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引
言
众所周知, 轨道轨面不平顺是机车车辆与轨道结构产生振动的重要因素之一, 随着列车运行速度和列车
重量的不断提高, 车辆2轨道耦合系统的振动越来越强烈, 机车车辆运行平稳性降低, 轨道结构承受的动荷载 增大Ζ其反复作用的结果必将导致轨道结构部件疲劳破坏更加突出, 可靠性下降, 并加快剩余累积变形, 这反 过来又加剧了机车车辆的振动Ζ所有这些都严重影响了机车车辆的运行平稳性, 降低了铁路运营品质和轨道 结构的寿命Ζ 因此, 在我国铁路全面提速的今天, 对机车车辆和轨道结构系统的随机振动特性进行深入的研
究是非常必要的Ζ
国外对该问题已进行了许多研究工作, 并取得了一定的成果, 相对而言, 我国在这方面所做的工作还远 远不够, 至今尚未形成自己具有代表意义的轨道谱Ζ 不过近些年来, 我国的铁路科研人员对此也做了一些研
究4
, 填补了我国在这一领域的空白Ζ 本文根据作者自己开发的程序, 讨论了轨道上下随机不平顺对车辆2轨
道耦合系统的影响Ζ
车辆2轨道有限元动力计算模型
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1. 1 根本假设与计算模型
为了在保证精度的前提下简化计算, 在模型中采 用以下假设1 2 :
1) 仅考虑轮轨竖向动力效应和纵向动力效应;
2) 轨道和上部结构沿线方向左右对称, 可取其半 结构研究;
3) 上部结构为附有二系弹簧系统的整车模型, 车 体和转向架考虑沉浮振动和点头振动;
4) 轮轨间的接触弹簧系数由赫兹分工得出;
5) 钢轨被视为支承在弹性支座上的E u le r 梁, 轨 下垫层和枕下道床的支承弹性及阻分别用等效的弹性
系数 K x 1 , K y 1 和阻尼系数 C x 1 , C y 1 表示;
6) 轨枕的质量作为集中质量处理, 施加于各支座
图 1 整车附有二系弹簧质量轨道模型
收稿日期: 2000212225
作者简介: 毛利军 (1975 ) , 男, 山东省泗水人, 华东交通大学在读研究生Ζ
毛利军等: 车辆2轨道耦合系统随机振动分析
7
第 2 期
结点上;
7) 道碴的质量简化为集中质量并仅考虑竖向振动效应; 道碴下路基的支承弹性系数和阻尼系数分别用
K y 2 和 C y 2 表示Ζ
1. 2 上部车辆结构模型
在附有二系弹簧的整车模型中1 , 考虑车体和转向架的沉浮振动和点头振动, 一辆车有十个自由度, 如 图 1Ζ 车辆单元的结点位移和结点力记为
Υ2 Μw 1 Μw 2 Μw 3 Μw 4 }T
M tg 0 0 F 1 F 2