考虑空时动态效应的列车－轨道系统随机动力学研究
发布时间：2023-02-11 11:08
铁路列车与轨道间的动力相互作用过程,是机车纵向动力牵引下的复杂非线性空间随机和时域演化行为之集合。作为列车系统的导向及支撑结构,轨道系统的基础结构形式、材料类型及地质环境等因素在空间的随机分布将导致列车-轨道系统物理、力学及几何特性的空间变异性;此外,列车-轨道系统动力相互作用是长时效的动力循环过程,若以运营时间为轴线,则列车-轨道系统的材料疲劳伤损、性能蜕化等问题将具有时间演化效应。由上可知,列车-轨道系统空时随机动力分析是采用多学科交叉手段客观描述列车-轨道系统参数、几何激振源及其系统动力行为之间相互关系、关联规律与统计特征的一项基础性研究。一般而言,列车-轨道系统的空时行为具有高维、相关及不确定特征,对其进行科学统一地表征是实现列车-轨道随机系统高效分析的基础。为了进一步贴近列车-轨道系统的真实物理、力学状态,研究列车-轨道系统在空时域随机状态下系统运行姿态、统计特征及动力演化等方面的工作,亟待开展列车-轨道系统空时随机分析研究。综上,本博士论文以铁路大系统动力学理论为力学框架和指导思想,采用多学科交叉方法开展了如下研究工作:(1)经典的车辆-轨道耦合动力学模型主要基于力素平衡法...
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 .研究背景、现状及意义
1.1.1 .研究背景
1.1.2 .研究概况
1.1.3 .研究意义
1.2 本文的主要研究内容、关键问题、方法及技术路线
1.2.1 .研究内容
1.2.2 .关键问题
1.2.3 .研究方法
1.2.4 .技术路线
第2章 列车-轨道系统动力相互作用模型
2.1 .能量变分原理
2.2 .列车-轨道相互作用模型
2.2.1 .列车系统动力矩阵
2.2.2 .轨道系统动力矩阵
2.2.3 .列车-钢轨耦合的动力矩阵(轮轨刚性接触)
2.2.4 .列车-钢轨耦合的动力矩阵(轮轨弹性接触)
2.2.5 .列车-钢轨耦合的荷载列阵(翟模型)
2.2.6 .曲线通过时列车受力分析
2.2.7 .动力矩阵求解
2.3 .有砟轨道系统动力学模型
2.3.1 .钢轨-轨枕-道床相互作用模型
2.3.2 .钢轨-轨枕相互作用模型
2.4 .模型验证
2.4.1 .与翟模型结果对比
2.4.2 .与实测结果对比
2.5 .数值算例
2.5.1 .列车脱轨
2.5.2 .响应谱与激励谱相关性
2.6 .结论
第3章 列车-轨道系统空时随机场表征、状态演化与估计
3.1 .轨道参数随机场模拟
3.1.1 .参数独立
3.1.2 .参数相关
3.2 .轨道状态估计方法
3.2.1 .空间分布估计
3.2.2 .长时效估计
3.3 .轨道不平顺概率模型
3.3.1 .轨道不平顺的随机场描述
3.3.2 .功率谱密度(PSD)表征
3.3.3 .轨道不平顺谱密度概率学统计
3.3.4 .用于谱密度反演的时-频转换方法
3.4 .轨道不平顺谱演化模型
3.4.1 .基于实测数据的轨道不平顺演化谱统计表征
3.4.2 .演化模型非线性拟合
3.4.3 .不确定因子的定义
3.5 .系统空时特性的联合表征
第4章 列车-轨道空时随机分析模型构建及其验证
4.1 .针对车辆-轨道系统的循环计算方法
4.1.1 .轨道参数纵向均匀条件下的循环计算构造方法
4.1.2 .轨道参数不均匀条件下的循环计算构造方法
4.2 .针对列车-轨道系统的循环计算方法
4.3 .方法验证
4.3.1 .参数均匀的轨道系统
4.3.2 .参数不均匀的轨道系统
4.4 .列车-轨道系统空时随机分析模型构造
4.5 .模型验证
4.5.1 .与国外模型的对比
4.5.2 .与实测轨道不平顺激励结果对比
4.5.3 .轨道参数估计方法验证
4.6 .结论
第5章 列车-轨道系统空间随机分析
5.1 .列车-轨道系统动力可靠度计算
5.1.1 .概率密度演化方法
5.1.2 .可靠度计算
5.1.3 .数值算例
5.1.4 .基本结论
5.2 .列车-轨道系统动力响应关系研究
5.2.1 .概率一般过程模型
5.2.2 .系统响应间的概率统计关系
5.2.3 .基于概率一般关系模型的响应预测
5.2.4 .概率一般关系模型的修正方法
5.2.5 .基本结论
5.3 .列车-轨道系统敏感性及限值分析
5.3.1 .全局敏感性分析
5.3.2 .限值分析
5.3.3 .基本结论
5.4 .轨道参数随机的动力学影响分析
5.4.1 .不同概率分布的影响
5.4.2 .参数不均匀和随机不平顺的动力学影响比较
5.4.3 .基本结论
第6章 列车-轨道系统动力演化分析
6.1 .演化模型的参数统计及验证
6.1.1 .轨道不平顺演化模型参数计算
6.1.2 .轨道不平顺极值和TQI指标预测
6.1.3 .动力响应预测
6.2 .列车-轨道系统长时效动力响应预测
6.2.1 轨道不平顺演化分析
6.2.2 .系统动力响应演化
6.3 .讨论
结论与展望
致谢
参考文献
附录
附录1
附录1 .1.蠕滑系数计算
附录1 .2.轮轨力计算
附录2
附录3
附录4
攻读博士学位期间发表的论文及从事科研项目情况
发表论文
科研项目
本文编号：3740270
【文章页数】：196 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 .研究背景、现状及意义
1.1.1 .研究背景
1.1.2 .研究概况
1.1.3 .研究意义
1.2 本文的主要研究内容、关键问题、方法及技术路线
1.2.1 .研究内容
1.2.2 .关键问题
1.2.3 .研究方法
1.2.4 .技术路线
第2章 列车-轨道系统动力相互作用模型
2.1 .能量变分原理
2.2 .列车-轨道相互作用模型
2.2.1 .列车系统动力矩阵
2.2.2 .轨道系统动力矩阵
2.2.3 .列车-钢轨耦合的动力矩阵(轮轨刚性接触)
2.2.4 .列车-钢轨耦合的动力矩阵(轮轨弹性接触)
2.2.5 .列车-钢轨耦合的荷载列阵(翟模型)
2.2.6 .曲线通过时列车受力分析
2.2.7 .动力矩阵求解
2.3 .有砟轨道系统动力学模型
2.3.1 .钢轨-轨枕-道床相互作用模型
2.3.2 .钢轨-轨枕相互作用模型
2.4 .模型验证
2.4.1 .与翟模型结果对比
2.4.2 .与实测结果对比
2.5 .数值算例
2.5.1 .列车脱轨
2.5.2 .响应谱与激励谱相关性
2.6 .结论
第3章 列车-轨道系统空时随机场表征、状态演化与估计
3.1 .轨道参数随机场模拟
3.1.1 .参数独立
3.1.2 .参数相关
3.2 .轨道状态估计方法
3.2.1 .空间分布估计
3.2.2 .长时效估计
3.3 .轨道不平顺概率模型
3.3.1 .轨道不平顺的随机场描述
3.3.2 .功率谱密度(PSD)表征
3.3.3 .轨道不平顺谱密度概率学统计
3.3.4 .用于谱密度反演的时-频转换方法
3.4 .轨道不平顺谱演化模型
3.4.1 .基于实测数据的轨道不平顺演化谱统计表征
3.4.2 .演化模型非线性拟合
3.4.3 .不确定因子的定义
3.5 .系统空时特性的联合表征
第4章 列车-轨道空时随机分析模型构建及其验证
4.1 .针对车辆-轨道系统的循环计算方法
4.1.1 .轨道参数纵向均匀条件下的循环计算构造方法
4.1.2 .轨道参数不均匀条件下的循环计算构造方法
4.2 .针对列车-轨道系统的循环计算方法
4.3 .方法验证
4.3.1 .参数均匀的轨道系统
4.3.2 .参数不均匀的轨道系统
4.4 .列车-轨道系统空时随机分析模型构造
4.5 .模型验证
4.5.1 .与国外模型的对比
4.5.2 .与实测轨道不平顺激励结果对比
4.5.3 .轨道参数估计方法验证
4.6 .结论
第5章 列车-轨道系统空间随机分析
5.1 .列车-轨道系统动力可靠度计算
5.1.1 .概率密度演化方法
5.1.2 .可靠度计算
5.1.3 .数值算例
5.1.4 .基本结论
5.2 .列车-轨道系统动力响应关系研究
5.2.1 .概率一般过程模型
5.2.2 .系统响应间的概率统计关系
5.2.3 .基于概率一般关系模型的响应预测
5.2.4 .概率一般关系模型的修正方法
5.2.5 .基本结论
5.3 .列车-轨道系统敏感性及限值分析
5.3.1 .全局敏感性分析
5.3.2 .限值分析
5.3.3 .基本结论
5.4 .轨道参数随机的动力学影响分析
5.4.1 .不同概率分布的影响
5.4.2 .参数不均匀和随机不平顺的动力学影响比较
5.4.3 .基本结论
第6章 列车-轨道系统动力演化分析
6.1 .演化模型的参数统计及验证
6.1.1 .轨道不平顺演化模型参数计算
6.1.2 .轨道不平顺极值和TQI指标预测
6.1.3 .动力响应预测
6.2 .列车-轨道系统长时效动力响应预测
6.2.1 轨道不平顺演化分析
6.2.2 .系统动力响应演化
6.3 .讨论
结论与展望
致谢
参考文献
附录
附录1
附录1 .1.蠕滑系数计算
附录1 .2.轮轨力计算
附录2
附录3
附录4
攻读博士学位期间发表的论文及从事科研项目情况
发表论文
科研项目
本文编号：3740270
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/daoluqiaoliang/3740270.html
