考虑扣件胶垫刚度频变的车—线—隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析

发布时间：2019-04-18 19:44

【摘要】：本文运用无穷周期结构的辛数学方法与随机振动的虚拟激励法,建立了车辆定点和车辆移动的车-线-隧垂向耦合随机振动分析模型,并据此计算分析了扣件胶垫频变刚度影响下车-线-隧垂向耦合系统的随机振动频响特征,主要的研究内容如下：(1)运用随机振动的虚拟激励法和无穷周期结构的辛数学方法建立了计算精度、计算效率均较高的车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型(即车辆定点激励模型)与车-线-隧垂向耦合随机振动扩展辛分析模型(即车辆移动激励模型),并据此对比分析了车-线-隧垂向耦合系统在平稳/非平稳随机激励作用下的频响特征。(2)以地铁盾构隧道内的长枕埋入式轨道结构为例,结合扣件胶垫刚度随荷载频率的变化特征,运用车-线-隧垂向耦合随机振动虚拟辛分析模型,探讨了扣件胶垫频变刚度影响下车体、转向架、轮对、钢轨、隧道等垂向随机振动特征的变化规律。(3)研究发现：扣件胶垫频变刚度对车体随机振动的影响可忽略不计,但却会改变转向架的中高频随机振动幅值,同时还会显著提高轮对中高频随机振动响应功率谱最大峰值与其第一主频；轮对随机振动响应功率谱最大峰值与其第一主频随着胶垫刚度频变幅度或胶垫低频初始刚度的增大分别呈波浪式渐增与阶梯式上升的变化趋势；在铁路常用扣件胶垫刚度的变化范围内,轮对随机振动最高功率峰的最大增幅有33.63倍,并且其第一主频的最大增量亦可高达46.9Hz。因此,为了精确预测轮下系统随机振动频响特征,需综合考虑扣件胶垫刚度的频变性。
[Abstract]:In this paper, the symplectic mathematical method of infinite periodic structure and the virtual excitation method of random vibration are used to establish the vehicle-line-tunnel vertical coupling random vibration analysis model for vehicle fixed-point and vehicle movement. On this basis, the random vibration frequency response characteristics of the vertical coupling system are calculated and analyzed, and the influence of the stiffness of the fastener pad on the vertical coupling system of the drop-off-line-tunnel is analyzed. The main research contents are as follows: (1) the computational accuracy is established by using the pseudo-excitation method of random vibration and the symplectic method of infinite periodic structure. The virtual symplectic analysis model of vehicle-line-tunnel vertical coupling random vibration (i.e. vehicle fixed-point excitation model) and the vehicle-line-tunnel vertical coupling stochastic vibration extended symplectic analysis model (i.e. vehicle moving excitation model) with high computational efficiency are presented. Based on this, the frequency response characteristics of vehicle-line-tunnel vertical coupling system under stationary / non-stationary random excitation are compared and analyzed. (2) the long sleeper embedded track structure in shield tunnel of subway is taken as an example. Combined with the variation of stiffness of fastener pad with load frequency, the virtual symplectic analysis model of vertical coupling random vibration of vehicle-line-tunnel is used to discuss the influence of the frequency-varying stiffness of fastener pad on car body, bogie, wheel pair, rail, and so on. (3) it is found that the influence of the stiffness of fastener pad on the random vibration of the car body is negligible, but it can change the amplitude of the middle and high frequency random vibration of the bogie. At the same time, the peak value of the power spectrum and the first main frequency of the random vibration response in the middle and high frequency of the wheelset can also be significantly improved. The maximum peak value and the first main frequency of the random vibration response spectrum of the wheelset show the trend of wave-type gradual increase and step-by-step increase respectively with the increase of the frequency variation amplitude of the rubber pad or the low frequency initial stiffness of the rubber pad. In the range of stiffness variation of fastener pad used in railway, the maximum increase of maximum power peak of random vibration of wheelsets is 33.63 times, and the maximum increment of its first main frequency can also be as high as 46.9 Hz. Therefore, in order to accurately predict the frequency response characteristics of the under-wheel system random vibration, it is necessary to consider the frequency variation of the stiffness of the fastener pad.
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U451;U211.3

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本文编号：2460286