無砟軌道系統(tǒng)減縮及其非線性耦合方法研究.pdf

1、近年來，高速鐵路的迅速發(fā)展給人們出行帶來便利的同時(shí)，也給社會(huì)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。隨著列車速度的不斷提高，高速鐵路安全問題日益凸顯，因此，研究由振動(dòng)引起的列車結(jié)構(gòu)破壞與失效具有重大意義。當(dāng)前研究的主要方法是建立高速列車耦合大系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型。無砟軌道系統(tǒng)作為耦合大系統(tǒng)的支承部分，對(duì)軌道交通的安全問題有重要影響。該系統(tǒng)由多個(gè)復(fù)雜子部件組裝而成，數(shù)學(xué)模型不夠精確，不能很好地反映振動(dòng)響應(yīng)在時(shí)間和空間上的分布特征。而精確的有限元耦合模型網(wǎng)格數(shù)量多

2、，自由度維數(shù)巨大，計(jì)算效率低。本文提出用模型減縮方法，對(duì)無砟軌道系統(tǒng)子部件模型減縮，再將各減縮后的子部件組裝成系統(tǒng)。
　　本文首先詳細(xì)介紹了幾種常見的模型減縮方法并比較優(yōu)缺點(diǎn)，選用Guyan減縮法和IRS減縮法用于模型減縮，并介紹了非線性耦合理論。
　　選用HYPERMESH和ABAQUS建立無砟軌道系統(tǒng)鋼軌和軌道板有限元模型，并提取各自質(zhì)量矩陣和剛度矩陣。選取鋼軌和軌道板主節(jié)點(diǎn)和主自由度，分別用Guyan減縮法和IRS減縮

3、法建立各子部件減縮模型，編制減縮程序。介紹了減縮模型精度評(píng)價(jià)指標(biāo)，并對(duì)原模型和減縮后模型進(jìn)行模態(tài)分析和動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，比較兩種方法減縮前后模型的固有頻率、振型和動(dòng)態(tài)響應(yīng)的精度，并選擇精度較高的減縮方法。結(jié)果表明 IRS減縮法的精度要高于Guyan減縮法，且計(jì)算效率大幅提高，可以用于無砟軌道系統(tǒng)的減縮；
　　建立鋼軌和軌道板有限元耦合模型，根據(jù)用IRS減縮法獲取的鋼軌和軌道板減縮后的質(zhì)量矩陣和剛度矩陣，建立鋼軌與軌道板非線性耦合數(shù)學(xué)模