多种垂向轮轨关系的对比及改进的车-线-桥系统迭代模型的建立

摘要：

对比分析非线性赫兹接触、线性赫兹接触、刚性接触这3种轮轨接触模型对车-线-桥垂向耦合系统动力分析结果的影响,并建立改进的车-线-桥耦合系统迭代计算模型.车辆模型采用多体系统动力学建立,轨道-桥梁模型采用有限元方法建立,根据不同的轮轨接触模型,建立相应的轮轨力计算公式,并采用分离迭代法计算耦合系统振动响应.在数值算例中,以高速列车通过5跨简支梁桥为计算背景,对不同轮轨接触模型的仿真计算结果进行对比分析.针对传统车-线-桥耦合系统迭代计算模型计算效率低的问题,建立改进的迭代计算模型.研究结果表明:线性赫兹接触模型与非线性赫兹接触模型得到的车体加速度、轮轨力、钢轨和桥梁的位移和加速度均较吻合,但前者的计算效率较低;忽略轮对惯性力的刚性接触模型无法得到准确的钢轨和桥梁加速度;改进模型通过建立包含轮轨接触弹簧的车辆模型来提高车辆子系统的迭代稳定性,其计算效率比传统模型提高近7倍;为保证计算结果的准确性,车-线-桥耦合振动计算中应考虑时间步内的迭代计算.

关键词：车-线-桥耦合振动、轮轨接触模型、赫兹接触、刚性接触、迭代模型

所属期刊栏目：48

分类号：U238;TU248(特种铁路)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51378511,51678576;湖南省自然科学基金资助项目13JJ5007;牵引动力国家重点实验室开放基金资助项目TPL1601;中南大学中央高校基本科研业务专项资金资助项目2016zzts070Projects51378511,51678576supported by the National Natural Science Foundation of China;Project13JJ5007 supported by the Natural Science Foundation of Hunan Province;ProjectTPL1601 supported by the Open Project Foundation of State Key Laboratory of Traction Power;Project2016zzts070supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities of Central South University

在线出版日期：2018-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1585-1593