隨著我國十幾年來對高速鐵路的鼎力發(fā)展,目前已形成世界上最大規(guī)模及最高運營速度的高速鐵路網(wǎng)。輪軌關(guān)系作為車輛系統(tǒng)和軌道系統(tǒng)的連接紐帶。隨著列車速度的提高和大規(guī)模的投入運營,輪軌間的相互作用增強,輪軌磨耗問題變得更加突出。車輪型面磨耗會導(dǎo)致輪軌間的接觸狀態(tài)、振動特性等將受到影響,惡化輪軌接觸匹配特性。進而關(guān)系到高速列車的運行品質(zhì)。由于列車、軌道、橋梁系統(tǒng)的相互耦合作用,車輪型面磨耗勢必也會對軌下結(jié)構(gòu)的振動特性造成一定程度影響。本文依據(jù)國產(chǎn)某城際動車組動力學(xué)參數(shù)并基于固定界面模態(tài)綜合法、柔性輪對理論接觸及列車—軌道—橋梁大系統(tǒng)動力學(xué)方程,聯(lián)立多體動力學(xué)軟件UM和有限元分析軟件ANSYS建立相應(yīng)的列車動力學(xué)模型,建立列車—軌道—橋梁大系統(tǒng)剛?cè)狁詈险駝觿恿W(xué)仿真模型。系統(tǒng)研究高速列車型面磨耗對輪軌接觸振動特性及軌道、橋梁振動特性,主要工作及其創(chuàng)新之處如下:(1)考慮輪對柔性的高速列車系統(tǒng)動力學(xué)模型:通過固定界面模態(tài)綜合法建立柔性輪對子模型,建立柔性輪對下的列車多體動力學(xué)模型。(2)車輪磨耗規(guī)律研究:建立Archard車輪磨耗預(yù)測計算模型,設(shè)置相應(yīng)的線路和速度工況,聯(lián)合車輛動力學(xué)模型和輪軌接觸分析模塊,模擬列車在不同運營里程下車輪型面的磨耗變化。(3)車輪磨耗對輪軌接觸振動特性研究:探究車輪磨耗后的型面對車輛的動力學(xué)性能影響,包括輪軌力、車輛振動特性及磨耗功率。輪軌接觸斑面積、接觸點分布等特性的變化規(guī)律。(4)車輪磨耗對軌道、橋梁振動特性研究:重點分析車輪不同里程下的磨耗型面對軌道、橋梁振動特性的影響,研究結(jié)果表明車輪型面磨耗對軌道、橋梁系統(tǒng)影響明顯,且橫向方向的影響要大于垂向方向。軌道板、橋梁梁體、橋墩結(jié)構(gòu)橫向振動位移和加速度指標(biāo)隨著車輪型面磨耗增加,逐漸增大。并且車輪型面磨耗會對軌道、橋梁整體結(jié)構(gòu)主頻發(fā)生偏移,幅值異常,對中高階段的頻率影響更多。建議軌道、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中以及車線橋耦合動力學(xué)分析中,需要考慮輪軌型面發(fā)生變化后的影響,減小輪軌型面變化對軌道、橋梁結(jié)構(gòu)造成的影響。(5)車輪磨耗對道岔振動特性研究:道岔是軌道線路的薄弱環(huán)節(jié)之一,以側(cè)向通過18號道岔為對象分析車輪磨耗對輪岔作用的影響。高速道岔型面設(shè)計過程中,除衡量新輪情況下輪岔匹配的各項動力學(xué)指標(biāo)關(guān)系是否合理,還需考慮與不同磨耗階段車輪型面匹配的特性,從而優(yōu)化尖軌、心軌等關(guān)鍵部位設(shè)計,提供列車通過道岔區(qū)間的動力學(xué)性能。
【學(xué)位單位】：華東交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U441.3;U211
【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究目的與意義
    1.2 車輪磨耗機理及類型
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展動態(tài)
        1.3.1 車輪磨耗研究現(xiàn)狀
        1.3.2 柔性輪對建模研究現(xiàn)狀
        1.3.3 車輛—軌道耦合動力學(xué)研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第二章 車輛—軌道耦合動力學(xué)理論基礎(chǔ)
    2.1 車輛—軌道耦合數(shù)值模型
        2.1.1 高速列車車輛模型
        2.1.2 軌道模型
        2.1.3 軌道不平順模型
    2.2 輪軌空間耦合模型
        2.2.1 輪軌系統(tǒng)坐標(biāo)系及其變換
        2.2.2 輪軌接觸空間接觸幾何關(guān)系
    2.3 輪軌滾動接觸模型
        2.3.1 FASTSIM算法
        2.3.2 非橢圓滾動接觸算法
        2.3.3 輪軌多點接觸算法
    2.4 Archard車輪材料磨耗計算模型
    2.5 本章小結(jié)
第三章 高速列車多體剛?cè)狁詈蟿恿W(xué)仿真模型
    3.1 柔性輪對理論基礎(chǔ)
        3.1.1 柔性輪對動力學(xué)
        3.1.2 輪對運動方程
        3.1.3 車輪型面動力學(xué)
        3.1.4 輪軌力計算
    3.2 柔性輪對的建立與求解
    3.3 柔性輪對有限元模態(tài)計算
    3.4 車輛剛?cè)狁詈隙囿w模型建立
    3.5 本章小結(jié)
第四章 高速列車車輪磨耗預(yù)測計算
    4.1 針對車輪磨耗的復(fù)雜線路條件的設(shè)置
    4.2 仿真迭代計算過程
    4.3 磨耗規(guī)律與輪軌接觸幾何參數(shù)時變規(guī)律
        4.3.1 模型驗證
        4.3.2 結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 車輪磨耗對輪軌接觸振動及軌道橋梁振動特性研究
    5.1 列車—軌道—橋梁相互作用模型
        5.1.1 物理模型
        5.1.2 列車—軌道—橋梁作用動力學(xué)方程
    5.2 性能評價體系
        5.2.1 輪軌動力性能評定及標(biāo)準(zhǔn)
        5.2.2 橋梁動力性能評定及標(biāo)準(zhǔn)
    5.3 列車—軌道—橋梁耦合動力學(xué)模型建立
        5.3.1 橋梁概況簡介
        5.3.2 軌道-橋梁模型
        5.3.3 Rayleigh阻尼參數(shù)分析
    5.4 仿真結(jié)果分析
        5.4.1 輪軌接觸特性
        5.4.2 軌道、橋梁振動特性
    5.5 本章小結(jié)
第六章 車輪型面磨耗對過岔性性能影響分析
    6.1 變截面道岔模型
        6.1.1 道岔區(qū)鋼軌軌頭離散與外形生成
        6.1.2 道岔變截面模型生成
    6.2 列車-道岔耦合動力學(xué)模型建立
    6.3 過岔的振動特性分析
        6.3.1 輪岔作用力與蠕滑率
        6.3.2 輪岔安全性指標(biāo)
        6.3.3 鋼軌振動特性分析
    6.4 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 論文的主要結(jié)論
    7.2 論文的展望
參考文獻
個人簡歷在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝

【參考文獻】

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本文編號：2894050