新型枕下弹性垫板及其对车轨系统的动力学影响研究
发布时间：2021-05-16 09:38
枕下弹性垫板是轨枕式减振轨道结构重要的减振部件,它的主要作用是提高弹性轨枕的减振效果,降低轨道结构的冲击效应,保护道床、路基等结构,所以枕下弹性垫板的力学特性将直接影响轨道结构的减振效果和使用寿命,甚至影响列车运行时的安全性和舒适性。然而既有的研究对枕下弹性垫板结构和性能的关注相对较少,并且现有沟槽型枕下弹性垫板的弹性性能有限,缺乏使用寿命更长、弹性性更好的枕下弹性垫板。本文以新型网孔式弹性垫板为研究对象,基于弹性力学、结构动力学以及车辆-轨道耦合动力学理论,采用有限元分析软件（ABAQUS）和多体动力学软件（UM）对枕下网孔式弹性垫板的力学特性和动力学行为进行研究,主要研究内容如下:（1）分析枕下网孔式弹性垫板几何结构改变对垫板静刚度特性的影响,并与传统沟槽型枕下弹性垫板进行对比。研究表明,减小内孔径夹角、减小孔间距以及增大垫板厚度可以使垫板的静刚度值减小,而增大内孔径夹角、增大孔间距以及增大垫板厚度可以使垫板的最大Mises应力值减小。与枕下沟槽型弹性垫板相比,枕下网孔式弹性垫板在提高垫板弹性的同时,可以确保垫板的使用寿命变化不大。（2）研究网孔几何结构的改变对枕下垫板动刚度和动静...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 枕下弹性垫板的研究现状
1.2.1 静刚度特性的研究现状
1.2.2 动刚度特性的研究现状
1.2.3 阻尼特性的研究现状
1.2.4 车辆动力学性能的研究现状
1.3 既有研究的不足
1.4 研究内容与技术路线
2 有限元原理及研究模型的建立
2.1 有限元原理和计算软件
2.1.1 有限元法的基本思路
2.1.2 有限元法的基本步骤
2.1.3 ABAQUS软件的总体介绍
2.2 研究对象力学模型的建立
2.2.1 枕下弹性垫板模型的建立
2.2.2 材料属性
2.2.3 边界条件
2.2.4 加载方式
2.3 本章小结
3 枕下网孔式弹性垫板的静刚度特性
3.1 静刚度计算方法
3.2 网孔几何结构的设计
3.3 网孔内孔径夹角对静刚度特性的影响
3.4 网孔孔间距对静刚度特性的影响
3.5 垫板厚度对静刚度特性的影响
3.6 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
3.6.1 两种垫板静刚度的对比
3.6.2 两种垫板最大应力值的对比
3.7 本章小结
4 枕下网孔式弹性垫板的动刚度特性
4.1 动刚度计算方法
4.2 网孔内孔径夹角对动刚度特性的影响
4.3 网孔孔间距对动刚度特性的影响
4.4 垫板厚度对动刚度特性的影响
4.5 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
4.6 本章小结
5 枕下网孔式弹性垫板的阻尼特性
5.1 阻尼比的计算原理
5.1.1 对数衰减率法计算原理
5.1.2 滞回曲线法计算原理
5.2 两种阻尼比计算方法的对比
5.2.1 对数衰减率法计算阻尼比
5.2.2 滞回曲线法计算阻尼比
5.3 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
5.3.1 采用对数衰减率法进行对比
5.3.2 采用滞回曲线法进行对比
5.4 本章小结
6 新型枕下弹性垫板对车辆-轨道系统动力学性能的影响
6.1 车辆-轨道耦合动力学模型的建立
6.1.1 车辆参数
6.1.2 轨道结构模型
6.1.3 轮轨接触关系
6.1.4 轨道不平顺模型
6.2 轨道结构动力学评价指标
6.2.1 车辆运行的安全性评价指标
6.2.2 轮轨结构的动力响应指标
6.2.3 轨道结构的动态变形指标
6.3 垫板刚度对车辆-轨道系统动力学性能的影响
6.3.1 垫板刚度对车辆运行安全性的影响
6.3.2 垫板刚度对轮轨力的影响
6.3.3 垫板刚度对结构位移的影响
6.4 与传统轨枕式减振轨道的对比
6.4.1 两种枕下垫板的静刚度参数对动力学性能的影响
6.4.2 两种枕下垫板的阻尼参数对动力学性能的影响
6.5 与扣件类减振轨道的对比
6.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]填充高阻尼材料增强网孔式橡胶弹性垫板的性能[J]. 王斌仓,石广田,和振兴,陈罄超,周华龙,赵峰. 铁道建筑. 2019(09)
[2]钢弹簧浮置板中低频振动特性分析[J]. 石蕊,张晓芸,石广田,张小安,和振兴. 噪声与振动控制. 2019(01)
[3]轨下垫板参数对轨道结构垂向振动影响研究[J]. 罗惠峰,石广田,张小安,和振兴,张晓芸. 兰州交通大学学报. 2019(01)
[4]国内外弹性轨枕的研究与应用[J]. 尤瑞林,刘伟斌,仇鹏,杜香刚. 铁道建筑. 2018(07)
[5]炭黑及硫化体系对三元乙丙橡胶发泡减震制品硬度与动静刚度比的影响[J]. 王巧玲,季承远,于世长,高光涛. 橡胶工业. 2018(06)
[6]WJ-8型扣件弹性垫板低温动力性能及其影响研究[J]. 韦凯,赵泽明,欧灵畅,姚力. 铁道工程学报. 2018(03)
[7]隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的动力特性分析[J]. 蔡小培,谭诗宇,沈宇鹏,蔡向辉. 铁道学报. 2018(01)
[8]WJ-8型扣件刚度温变规律及其影响研究[J]. 周昌盛,盛曦,周华龙,王平. 铁道标准设计. 2018(03)
[9]钢弹簧浮置板阻尼比试验研究[J]. 宋姣姣,高志升,练松良. 华东交通大学学报. 2017(04)
[10]弹性短轨枕空吊对车辆-轨道系统的动力学影响分析[J]. 和振兴,杨吉忠,杨新文. 城市轨道交通研究. 2016(03)
博士论文
[1]地铁车辆—钢弹簧浮置板轨道耦合动态行为的研究[D]. 吴磊.西南交通大学 2012
[2]高速铁路无砟轨道结构受力及轮轨动力作用分析[D]. 罗震.西南交通大学 2008
[3]城市交通基础设施对城市集聚与扩展的影响机理研究[D]. 姚影.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]铁路轨下弹性垫板的结构优化与性能分析[D]. 王斌仓.兰州交通大学 2019
[2]城市地铁隧道内弹性长枕轨道动力学行为与减振效果研究[D]. 李大成.北京交通大学 2018
[3]动车组橡胶地板减振系统减振阻尼性能研究[D]. 苗清.青岛科技大学 2017
[4]快速货车橡胶减振元件静、动态特性分析[D]. 张丽霞.西南交通大学 2013
[5]桥上弹性轨枕有砟轨道竖向振动特性研究[D]. 翟淼.西南交通大学 2009
本文编号：3189460
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
1.1 研究背景及意义
1.2 枕下弹性垫板的研究现状
1.2.1 静刚度特性的研究现状
1.2.2 动刚度特性的研究现状
1.2.3 阻尼特性的研究现状
1.2.4 车辆动力学性能的研究现状
1.3 既有研究的不足
1.4 研究内容与技术路线
2 有限元原理及研究模型的建立
2.1 有限元原理和计算软件
2.1.1 有限元法的基本思路
2.1.2 有限元法的基本步骤
2.1.3 ABAQUS软件的总体介绍
2.2 研究对象力学模型的建立
2.2.1 枕下弹性垫板模型的建立
2.2.2 材料属性
2.2.3 边界条件
2.2.4 加载方式
2.3 本章小结
3 枕下网孔式弹性垫板的静刚度特性
3.1 静刚度计算方法
3.2 网孔几何结构的设计
3.3 网孔内孔径夹角对静刚度特性的影响
3.4 网孔孔间距对静刚度特性的影响
3.5 垫板厚度对静刚度特性的影响
3.6 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
3.6.1 两种垫板静刚度的对比
3.6.2 两种垫板最大应力值的对比
3.7 本章小结
4 枕下网孔式弹性垫板的动刚度特性
4.1 动刚度计算方法
4.2 网孔内孔径夹角对动刚度特性的影响
4.3 网孔孔间距对动刚度特性的影响
4.4 垫板厚度对动刚度特性的影响
4.5 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
4.6 本章小结
5 枕下网孔式弹性垫板的阻尼特性
5.1 阻尼比的计算原理
5.1.1 对数衰减率法计算原理
5.1.2 滞回曲线法计算原理
5.2 两种阻尼比计算方法的对比
5.2.1 对数衰减率法计算阻尼比
5.2.2 滞回曲线法计算阻尼比
5.3 与枕下沟槽型弹性垫板的对比
5.3.1 采用对数衰减率法进行对比
5.3.2 采用滞回曲线法进行对比
5.4 本章小结
6 新型枕下弹性垫板对车辆-轨道系统动力学性能的影响
6.1 车辆-轨道耦合动力学模型的建立
6.1.1 车辆参数
6.1.2 轨道结构模型
6.1.3 轮轨接触关系
6.1.4 轨道不平顺模型
6.2 轨道结构动力学评价指标
6.2.1 车辆运行的安全性评价指标
6.2.2 轮轨结构的动力响应指标
6.2.3 轨道结构的动态变形指标
6.3 垫板刚度对车辆-轨道系统动力学性能的影响
6.3.1 垫板刚度对车辆运行安全性的影响
6.3.2 垫板刚度对轮轨力的影响
6.3.3 垫板刚度对结构位移的影响
6.4 与传统轨枕式减振轨道的对比
6.4.1 两种枕下垫板的静刚度参数对动力学性能的影响
6.4.2 两种枕下垫板的阻尼参数对动力学性能的影响
6.5 与扣件类减振轨道的对比
6.6 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]填充高阻尼材料增强网孔式橡胶弹性垫板的性能[J]. 王斌仓,石广田,和振兴,陈罄超,周华龙,赵峰. 铁道建筑. 2019(09)
[2]钢弹簧浮置板中低频振动特性分析[J]. 石蕊,张晓芸,石广田,张小安,和振兴. 噪声与振动控制. 2019(01)
[3]轨下垫板参数对轨道结构垂向振动影响研究[J]. 罗惠峰,石广田,张小安,和振兴,张晓芸. 兰州交通大学学报. 2019(01)
[4]国内外弹性轨枕的研究与应用[J]. 尤瑞林,刘伟斌,仇鹏,杜香刚. 铁道建筑. 2018(07)
[5]炭黑及硫化体系对三元乙丙橡胶发泡减震制品硬度与动静刚度比的影响[J]. 王巧玲,季承远,于世长,高光涛. 橡胶工业. 2018(06)
[6]WJ-8型扣件弹性垫板低温动力性能及其影响研究[J]. 韦凯,赵泽明,欧灵畅,姚力. 铁道工程学报. 2018(03)
[7]隧道内有砟轨道铺设弹性轨枕的动力特性分析[J]. 蔡小培,谭诗宇,沈宇鹏,蔡向辉. 铁道学报. 2018(01)
[8]WJ-8型扣件刚度温变规律及其影响研究[J]. 周昌盛,盛曦,周华龙,王平. 铁道标准设计. 2018(03)
[9]钢弹簧浮置板阻尼比试验研究[J]. 宋姣姣,高志升,练松良. 华东交通大学学报. 2017(04)
[10]弹性短轨枕空吊对车辆-轨道系统的动力学影响分析[J]. 和振兴,杨吉忠,杨新文. 城市轨道交通研究. 2016(03)
博士论文
[1]地铁车辆—钢弹簧浮置板轨道耦合动态行为的研究[D]. 吴磊.西南交通大学 2012
[2]高速铁路无砟轨道结构受力及轮轨动力作用分析[D]. 罗震.西南交通大学 2008
[3]城市交通基础设施对城市集聚与扩展的影响机理研究[D]. 姚影.北京交通大学 2009
硕士论文
[1]铁路轨下弹性垫板的结构优化与性能分析[D]. 王斌仓.兰州交通大学 2019
[2]城市地铁隧道内弹性长枕轨道动力学行为与减振效果研究[D]. 李大成.北京交通大学 2018
[3]动车组橡胶地板减振系统减振阻尼性能研究[D]. 苗清.青岛科技大学 2017
[4]快速货车橡胶减振元件静、动态特性分析[D]. 张丽霞.西南交通大学 2013
[5]桥上弹性轨枕有砟轨道竖向振动特性研究[D]. 翟淼.西南交通大学 2009
本文编号：3189460
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