隨著我國高速鐵路運(yùn)營(yíng)速度的提高以及運(yùn)營(yíng)里程的逐年增加,輪軌短波傷損問題逐漸突顯,例如車輪多邊形磨耗、鋼軌波磨、焊縫處軌面不平順等,其引起的中高頻振動(dòng)不僅增加了鐵路養(yǎng)護(hù)維修成本,對(duì)行車安全也是潛在的危害。根除或減緩這類傷損往往需要輔助更符合實(shí)際情況的建模方法和更有效的仿真軟件。然而,目前車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件在軟件的開放性、可復(fù)用性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性上仍有待提高,車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)柔性輪對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)特性的處理也有待完善。因此,需要開展考慮柔性輪對(duì)高速旋轉(zhuǎn)特性的車輛-軌道耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)研究,并開發(fā)具有良好軟件架構(gòu)設(shè)計(jì),以及開放性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性的車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)軟件。用于探索高速鐵路車輛-軌道系統(tǒng)的輪軌間高頻相互作用規(guī)律及輪軌傷損情況下的車輛-軌道耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)特征,為高速鐵路的養(yǎng)護(hù)維修提供理論支撐。本文基于有限元和多體動(dòng)力學(xué)理論,結(jié)合輪軌三維幾何關(guān)系計(jì)算方法和輪軌接觸力計(jì)算方法,建立了車輛-軌道剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型。結(jié)合柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型,實(shí)現(xiàn)了歐拉坐標(biāo)系下的柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)與車輛-軌道剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)方程的耦合。設(shè)計(jì)并開發(fā)了車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)軟件,... 

【文章來源】：中國鐵道科學(xué)研究院北京市

【文章頁數(shù)】：150 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 剛?cè)狁詈隙囿w系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
        1.2.2 車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
        1.2.3 柔性輪對(duì)模型研究現(xiàn)狀
        1.2.4 輪軌傷損對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)影響
    1.3 論文的主要工作
2 車輛-軌道剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)模型
    2.1 一般剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)
        2.1.1 運(yùn)動(dòng)學(xué)方程
        2.1.2 動(dòng)力學(xué)方程
        2.1.3 柔性體的模態(tài)縮聚
    2.2 車輛-軌道剛?cè)狁詈隙囿w動(dòng)力學(xué)
        2.2.1 柔性軌道動(dòng)力學(xué)模型
        2.2.2 輪軌接觸點(diǎn)搜索方法
        2.2.3 輪軌接觸力計(jì)算方法
    2.3 Manchester Benchmark模型驗(yàn)證
    2.4 本章小節(jié)
3 柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型及其頻率響應(yīng)函數(shù)分析
    3.1 柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型
        3.1.1 拉格朗日坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型
        3.1.2 歐拉坐標(biāo)系下的旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型
    3.2 OpenSees二次開發(fā)及歐拉坐標(biāo)系下單元級(jí)計(jì)算
        3.2.1 OpenSees開源有限元軟件基本框架
        3.2.2 歐拉坐標(biāo)系下柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)有限元離散化計(jì)算公式
        3.2.3 OpenSees柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)模型二次開發(fā)
        3.2.4 歐拉坐標(biāo)系下柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)與車輛-軌道系統(tǒng)多體動(dòng)力學(xué)模型耦合求解
    3.3 旋轉(zhuǎn)輪對(duì)的振動(dòng)模態(tài)和頻率響應(yīng)函數(shù)
        3.3.1 輪軌力分析
        3.3.2 輪對(duì)模態(tài)計(jì)算
        3.3.3 輪對(duì)頻率響應(yīng)函數(shù)計(jì)算
    3.4 本章小節(jié)
4 基于插件架構(gòu)的車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    4.1 車輛-軌道動(dòng)力學(xué)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)
    4.2 車輛-軌道剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)
        4.2.1 Qt庫和Qt Creator插件系統(tǒng)
        4.2.2 車輛-軌道剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)平臺(tái)
    4.3 車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)插件實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)計(jì)算流程實(shí)現(xiàn)
        4.3.2 模型參數(shù)導(dǎo)入實(shí)現(xiàn)
        4.3.3 輪軌相關(guān)計(jì)算實(shí)現(xiàn)
        4.3.4 車輛多體動(dòng)力學(xué)計(jì)算實(shí)現(xiàn)
        4.3.5 數(shù)據(jù)收集實(shí)現(xiàn)
    4.4 車輛-軌道系統(tǒng)剛?cè)狁詈蟿?dòng)力學(xué)軟件的開發(fā)工具鏈及軟件測(cè)試
    4.5 本章小節(jié)
5 鋼軌焊縫處柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)響應(yīng)特性
    5.1 焊縫幾何不平順模型
    5.2 鋼軌焊縫處柔性輪對(duì)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)分析
    5.3 列車運(yùn)行速度對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響
    5.4 焊縫幾何對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響
        5.4.1 焊縫幾何不同幅值
        5.4.2 焊縫幾何不同波長(zhǎng)
    5.5 焊縫處車輛-軌道系統(tǒng)剛度的影響
        5.5.1 車輛系統(tǒng)一系懸掛參數(shù)
        5.5.2 軌道扣件系統(tǒng)參數(shù)
    5.6 本章小節(jié)
6 鋼軌波磨區(qū)段柔性旋轉(zhuǎn)輪對(duì)響應(yīng)特性
    6.1 鋼軌波磨模型
    6.2 鋼軌波磨區(qū)段柔性輪對(duì)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)分析
    6.3 關(guān)鍵參數(shù)對(duì)車輛-軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的影響
        6.3.1 波磨幾何參數(shù)
        6.3.2 扣件系統(tǒng)阻尼
        6.3.3 軌枕間距
    6.4 本章小節(jié)
7 車輪多邊形旋轉(zhuǎn)特性研究
    7.1 車輪多邊形模型
    7.2 柔性多邊形輪對(duì)旋轉(zhuǎn)效應(yīng)分析
    7.3 關(guān)鍵參數(shù)對(duì)車輪多邊形響應(yīng)的影響
        7.3.1 車輪多邊形階數(shù)
        7.3.2 多邊形磨耗程度
        7.3.3 階數(shù)和磨耗程度綜合分析
    7.4 不同列車運(yùn)行速度下車輪多邊形響應(yīng)分析
    7.5 本章小節(jié)
8 結(jié)論與展望
    8.1 主要結(jié)論
    8.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
    8.3 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)歷及攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號(hào)：3034153