考虑轮轨蠕滑和轮对蛇行的车桥耦合振动分析北大核心

列车通过桥梁时,车桥系统将发生动力相互作用。选取轮对的横摆和摇头作为独立的自由度,根据轮轨接触几何学理论,给出轮轨间的相互作用力,从而建立了轮对及车辆的振动微分方程。利用结构分析的有限单元法,建立了桥梁结构振动微分方程。根据车辆和桥梁两个子系统之间力和位移的协调条件,把二者耦合起来求解。以主跨为300 m的铁路斜拉桥和DF4型内燃机车为例,利用威尔逊-θ法,模拟机车过桥的全过程,求解桥梁结构的动力响应规律。计算结果表明:桥梁结构的横向动力响应随车速的增加先增大后减小;车速对扭转振动的影响不明显,而偏载对扭转振动有显著影响。     

轮轨润滑对脱轨安全性及车桥耦合振动的影响

采用理论分析、仿真计算和试验研究等手段，揭示了轮（缘）轨润滑对车辆脱轨安全性的影响，提出了针对强非线性系统的基于参数能量集中的安全判据。研究表明，轮（缘）轨润滑能有效提高三大件式转向架的临界速度，从而防止相应车辆在直线段的脱轨。验证性的车桥耦合振动试验也得到相当一致的结果。     

轮轨作用力计算分析及其校核

文章对文献[1]中的车辆-轨道的计算模型以及轮轨接触力迭代求解方法进行了改进。算例分析表明:改进后的数值计算结果与文献[2、3]给出的测试和仿真分析结果具有较好的一致性。此外,利用有限元分析软件ANSYS进行了建模、分析和验证。     

轮轨接触振动及其对轮轨粘着的影响

轮轨滚动接触分为稳态接触和非稳态接触.非稳态接触使得轮轨接触参数发生变化,即发生接触振动.轮轨接触参数的变化必将影响轮轨粘着性能.本文对轮轨接触振动进行建模、求解,并将轮轨接触参数的变化应用于修正的轮轨粘着理论中,探讨轮轨接触振动对轮轨粘着的影响.     

车桥时变系统耦合振动分析模态综合法

采用模态综合法建立车桥时变系统耦合振动模型,导出该系统的总质量矩阵、总阻尼矩阵和总刚度矩阵的计算表达式,并考虑移动车载所产生的附加矩阵.通过算例研究附加矩阵对系统耦合振动响应的影响.结果表明:在不考虑桥面不平顺时,无论车辆是低速还是高速行驶,附加矩阵对桥梁振动响应的影响很小,可以忽略;但附加矩阵对车辆振动响应的影响很明显,有时偏差高达30%,不可忽略.     

大跨度铁路桥梁车桥动力响应理论分析及试验研究

本文系统地研究了铁路桥梁车桥空间耦合动力响应问题，提出了切合实际的桥梁、机车车辆振动及其相互作用的计算机模型，针对桥上轨道变形提出了考虑轨道变形的轮轨关系，采用轨道不平顺的数值模拟波作为车桥系统的激励源，并在此基础上建立了车桥动力方程组迭代求解法。     

车桥(轨)耦合振动系统仿真中的基本问题、解决办法及其应用范围

针对目前广为关注的车桥（轨）耦合振动系统横向振动计算与列车脱轨能量随机分析理论，从理论及试验的角度，探讨了该方法在提出，验证，应用方面存在的一些问题，分析认为在车桥（轨）耦合振动系统中，横向振动的激振源是明确的；横向振动的适定解通过解析是可以得到的；可以有效地进行振动的随机分析；基于轮轨关系的方法与实际有较好的一致性，另外，若将车桥（轨）横向振动计算与列车脱轨能量随机分析理论应用到货车脱轨计算中还有待商榷。     

考虑斜拉桥非线性的车桥耦合振动分析

文章介绍了一种在车桥耦合系统动力响应中考虑特大跨度斜拉桥百线性的分析方法。首先对一个经常被用来模拟缆索的有限单元作了简要说明，指出了其应用在斜拉桥中时存在的问题，介绍了一种新的高精度非线 性悬帘线索单元以及如何用来求解单根绳索受端点运动激励时的非线性动力响应问题，并用绳索参数共振的一个例子来说明了方法的有效性，同时也简要说明了斜拉桥整体结构非线性动力响应的叠代求解方法。文章重点介绍了一座铁路斜拉桥在高速移动列车荷载作用下桥梁、绳索的振动，并揭示了由斜拉桥主梁、索塔引起绳索高阶模态共振的现象。文章指出对于研究余拉索的振动而言，其非线性是必须考虑的。     

列车-桥梁耦合振动研究的现状与发展趋势

就车桥耦合振动的研究思路，车辆分析模型、桥梁分析模型、轮轨接触关系，激励源，数值计算方法6个方面，系统综述了20世纪60年代以来列车-桥梁耦合振动研究的现状与进展，总结在上述6个方面已取得的一些研究成果和结论，同时，指出目前研究工作中存在的尚待进一步完善的问题，提出了今后的研究方向。     

轮轨关系中的硬度匹配研究

为提高轮轨综合使用寿命,研究轮轨的合理硬度匹配。针对国内外普遍使用的轮轨材料,归纳分析轮轨硬度匹配的典型的实验室研究结果、轮轨硬度匹配的现状和存在的问题,并结合国内轮轨使用情况,阐述轮轨硬度、加工硬化对轮轨使用寿命的影响以及轮轨材料的最新发展,初步提出不同运输条件下轮轨硬度匹配的建议。重载铁路:在半径>1 200 m的曲线以及直线段上铺设轨面硬度>280 HB的轧态钢轨;在半径为1200 m以下的曲线段上铺设使用H370热处理钢轨;应积极研发使用轨面硬度>370 HB的钢轨、以及轮辋表面硬度>320 HB的重载铁路用车轮。客运专线铁路:铺设轨面硬度>260 HB的轧态钢轨,采用轮辋表面硬度>260 HB的ER8等级的或轮辋表面硬度>248HB的ER7等级的车轮。对引进的时速200 km及以上动车组在我国的使用情况进行跟踪研究,以进一步研究轮轨关系中硬度的合理匹配问题。     

风-车-桥系统非线性空间耦合振动研究

将风、车、桥三者作为一个交互作用、协调工作的耦合振动系统,较全面地考虑风桥间的流固耦合作用、车桥间的固体接触耦合作用、风对车的空间脉动作用及整个系统的时变特性。主要研究内容如下。基于自由振动信号,提出一种颤振导数识别的新方法———加权整体最小二乘法(WELS),以识别桥道断面的颤振导数。为考虑斜拉桥桥塔风效应,根据大跨度斜拉桥结构形式特点,结合脉动风的相关特性,提出一种简化的大跨度斜拉桥三维脉动风场模拟方法。该方法将实际面状的三维相关脉动风速场简化为多个沿桥塔及主梁线状分布的独立一维脉动风速场,从而大…     

轮轨接触几何分析及其在Maple下的实现

为满足列车动力学仿真对轮轨接触点位置的精度要求,采用解析方法建立轮轨空间接触几何的约束方程组,并给出其在二维轮轨接触几何情形时的简化形式.以S1002车轮踏面和UIC60钢轨为例,基于符号计算平台Maple软件对该约束方程组进行求解,得到轮轨接触几何参数.结果表明:二维轮轨接触时的滚动半径差、接触角差、接触点在车轮踏面...     

基于桥梁基准有限元模型的列车-桥梁空间耦合振动分析

以武汉天兴州公铁两用大桥为研究背景,基于大桥通车前环境振动试验得到的模态识别参数对依据设计图纸建立的桥梁初始有限元模型进行修正,建立反映桥梁真实动力行为的基准有限元模型。基于该基准有限元模型,建立大桥列车—桥梁空间耦合振动方程,采用模态综合法,进行单线行车、双线并行和双线对开工况下的列车—桥梁空间耦合振动分析,并对车辆运行的舒适性和安全性进行评估。结果表明,在上述各工况下,列车通过该桥时,车辆的各项动力学性能指标值均满足规范规定要求,列车行驶的安全性和平稳性均较好;桥梁中跨跨中最大横向位移为1.52 cm,最大竖向位移为10.5 cm,相应的竖向、横向挠跨比分别为1/4 800和1/33 158,均满足铁路桥梁检定规范要求,说明该桥具有足够的横向和竖向刚度。     

桥梁墩台不均匀沉降时的车桥垂向系统耦合振动分析

运用自编车—线—桥垂向耦合振动分析程序,分析车辆通过桥梁时列车和桥梁的动力响应,研究桥梁墩台发生不均匀沉降对车、桥垂向系统耦合振动的影响。研究表明:货物列车通过时,在桥梁墩台不均匀沉降单一因素引起轨道不平顺的条件下,车辆和桥梁的动力响应随着列车速度的提高而增大,列车在经过桥梁折角时,轮轨力增大;在普通轨道不平顺和桥梁墩台不均匀沉降引起的附加轨道不平顺叠加的条件下,车辆和桥梁的动力指标中受到影响最大的是车体加速度,其次是轮重减载率,但各项指标均在规范规定的范围内。因此,对于客货共线的桥梁,规范限值可以满足货车运行安全性的要求,并且有一定的预留量。     

基于全过程迭代的车桥耦合动力系统分析方法

以刚体动力学方法建立车辆子系统方程,以有限元法建立桥梁子系统方程,以竖向轮轨密贴假定和横向简化的Kalker理论定义轮轨接触关系,以轨道不平顺作为激励,采用全过程迭代法求解车桥耦合系统动力平衡方程.先假定桥梁子系统无变形求解车辆方程,得到车辆运动状态和轮轨作用力时程;将得到的轮轨力作用于桥梁,计算桥梁子系统的运动状态;叠加桥面运动时程和轨道不平顺,形成新的车辆轮对激励;进行下一步迭代,直至前后2次迭代中计算的轮轨力满足收敛条件.此方法可避免时间步内车桥两子系统间的迭代过程,较易通过人为干预迭代过程促进计算收敛,提高车桥耦合动力分析的计算效率.应用此方法和传统时间步内迭代法对30 t轴重货车通过跨度(70+3×120+70)m连续刚构桥的车桥耦合动力系统分析结果表明,此方法的计算效率较传统时间步内迭代方法高,方程求解次数仅为传统时间步内迭代方法的44％.     

基于车轨耦合振动的弓网接触压力研究

基于铁路大系统动力学理论建立了弓网动力学模型;并将机车顶部受电弓基座处的振动响应作为弓网系统的激扰应用于弓网动力学模型;探讨了车轨耦合振动对弓网接触压力的影响。     

车辆—轨道耦合作用下轨道系统的瞬态动力响应

基于连续弹性离散点支承梁分析理论,采用瞬态动力有限元分析方法,分析轨道系统随列车速度、车辆荷载、车辆刚度及基础刚度变化时的瞬态动力响应。结果表明,列车激励频率和轨道系统频率决定了轨道系统的振动程度。     

天兴洲长江大桥斜拉桥在地震作用下的车-桥耦合振动分析

针对天兴洲长江大桥正桥的斜拉桥初步设计方案,建立空间有限元模型,采用动态时程分析方法,进行地震—车—桥耦合振动分析。根据多遇地震条件下结构可正常使用且不产生过大变形的要求,确定地震荷载的选择。选取货物列车(重车编组和空车编组2种方式)以80 km.h-1、中速旅客列车以200 km.h-1、高速旅客列车以250 km.h-1速度4种过桥方案,分别进行地震—车—桥耦合振动分析。计算结果表明,桥梁结构满足UIC规范中铁路桥梁设计对振动加速度的要求;车辆的最大脱轨系数均小于0.8;除高速旅客列车过桥方案的最大轮重减载率达到0.631(不满足0.60的安全标准但满足0.65的容许标准)以外,其余列车过桥方案的轮重减载率均小于0.60,满足安全标准;4种方案列车通过桥梁时的舒适(平稳)性与安全性均满足规范要求,但在相同的线路状态和车速下,货物列车空车编组时比重车编组时差。     

高速铁路大跨度钢管混凝土拱桥车桥耦合振动仿真分析

以鸭池河桥为工程背景,建立车-桥系统耦合振动分析的数值仿真模型。利用大型通用有限元软件ANSYS建立桥梁的动力分析模型,并计算其空自振特性。通过多体动力学软件SIMPACK对于CRH3动车组模型进行高精度仿真,结合SIMPACK软件和ANSYS软件,建立车桥耦合振动仿真系统,输入轨道不平顺和轮轨关系进行车桥耦合振动计算。车桥耦合振动分析结果表明:桥梁具有足够的刚度,振动状态良好;车辆运行安全性可以得到保障,舒适性指标为"优良"。该桥的车桥耦合振动计算结果为今后类似桥梁设计提供了借鉴,同时也验证了联合仿真的可行性和便利性。