目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 軌道交通環(huán)境微振動(dòng) 1
1.2 車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)在交通環(huán)境影響分析中的特點(diǎn) 2
1.3 車輛-軌道耦合動(dòng)力學(xué)研究的發(fā)展 3
1.3.1 車輛與軌道相互作用研究歷史回顧 4
1.3.2 列車曲線運(yùn)行的輪軌相互作用研究 12
1.3.3 列車加減速運(yùn)行車輛-軌道耦合動(dòng)力響應(yīng)研究 16
1.4 北京交通大學(xué)軌道減振與控制課題組研究進(jìn)展 17
第2章 軌道系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)頻域解析 19
2.1 線性系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的基本表達(dá) 19
2.1.1 脈沖響應(yīng)函數(shù) 19
2.1.2 系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的Duhamel積分 20
2.1.3 傳遞函數(shù) 21
2.1.4 響函 22
2.1.5 固定激勵(lì)下的頻率響應(yīng) 23
2.1.6 移動(dòng)激勵(lì)的頻率響應(yīng) 24
2.1.7 簡(jiǎn)諧移動(dòng)激勵(lì)響應(yīng)函數(shù) 25
2.1.8 移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下周期結(jié)構(gòu)響應(yīng)傳遞特性 26
2.2 軌道模型解析的頻響傳遞矩陣方法 28
2.2.1 軌道結(jié)構(gòu)的力學(xué)模型 28
2.2.2 移動(dòng)荷載下軌梁動(dòng)力響應(yīng)的廣義Duhamel積分法 30
2.2.3 移動(dòng)荷載下周期結(jié)構(gòu)的響應(yīng) 31
2.2.4 軌道結(jié)構(gòu)的頻響傳遞矩陣 33
2.3 移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的求解 43
2.4 案例解析 48
2.4.1 固定點(diǎn)脈沖荷載下的軌道頻響函數(shù) 48
2.4.2 勻速移動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)解析 51
2.4.3 移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析 52
第3章 車輛-軌道動(dòng)力耦合頻域解析模型 56
3.1 車輛動(dòng)力學(xué)方程 56
3.2 輪軌接觸點(diǎn)的軌梁柔度矩陣 59
3.3 普通道床軌道鋼軌上輪軌接觸點(diǎn)柔度矩陣的求解 60
3.4 軌道不平順 63
3.5 車輛-軌道的耦合及系統(tǒng)響應(yīng)的求解 67
3.5.1 輪軌接觸耦合 67
3.5.2 總輪軌力的求解 68
3.5.3 車輛動(dòng)力響應(yīng)的求解 69
3.5.4 軌道動(dòng)力響應(yīng)的求解 69
3.6 軌下基礎(chǔ)振動(dòng)力的求解 71
3.7 模型驗(yàn)證 73
3.8 基于無(wú)限-周期結(jié)構(gòu)理論的車輛-軌道耦合動(dòng)力分析軟件簡(jiǎn)介 76
3.8.1 軟件計(jì)算步驟 78
3.8.2 軟件典型計(jì)算結(jié)果 78
3.9 案例分析 79
3.9.1 軌梁柔度系數(shù) 80
3.9.2 準(zhǔn)靜態(tài)軸重作用下軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng) 83
3.9.3 諧波不平順輸人下軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng) 84
3.9.4 隨機(jī)不平順輸人下車輛-軌道耦合體系的響應(yīng) 85
第4章 浮置板軌道車輛-軌道耦合頻域解析模型 88
4.1 軌道 88
4.2 浮置板軌道動(dòng)力響應(yīng)的模態(tài)疊加法 88
4.2.1 驗(yàn)證 92
4.2.2 模型的收斂特性及移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下的軌道響應(yīng) 93
4.3 列車-浮置板軌道頻域動(dòng)力耦合模型 99
4.3.1 車輛-軌道動(dòng)力耦合模型的建立及求解基本思路 99
4.3.2 軌道軌柔度矩陣 100
4.4 列車-浮置板軌道動(dòng)力相互作用仿真軟件簡(jiǎn)介 102
4.4.1 軟件概述 102
4.4.2 軟件計(jì)算步驟及流程圖 103
4.4.3 軟件典型計(jì)算結(jié)果 104
4.5 案例分析 105
4.5.1 計(jì)算模型參數(shù) 105
4.5.2 浮置板軌道車輛-軌道耦合系統(tǒng)的動(dòng)力分析 105
4.5.3 軌梁柔度系數(shù)的討論 107
4.5.4 準(zhǔn)靜態(tài)軸重作用下軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng) 109
4.5.5 諧波不平順輸人下軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng) 111
4.5.6 隨機(jī)不平順輸人下車輛-浮置板軌道耦合體系的響應(yīng) 112
第5章 曲線軌道車輛-軌道耦合頻域解析模型 117
5.1 曲經(jīng)軌道車輛-軌道耦合頻域解析模型的建立及求解思路 117
5.2 曲線梁靜力平衡方程 118
5.3 基于Euler-Bemoulli梁模型的曲線軌梁動(dòng)力響應(yīng)求解 120
5.3.1 曲線軌梁動(dòng)力學(xué)平衡方程 120
5.3.2 曲線軌道軌梁動(dòng)力響應(yīng)頻域數(shù)學(xué)模態(tài)疊加法 122
5.3.3 移動(dòng)簡(jiǎn)諧荷載作用下曲線軌梁動(dòng)力響應(yīng)求解 123
5.4 基于Timoshenko梁模型的曲線軌梁動(dòng)力響應(yīng)求解 127
5.5 車輛及動(dòng)力方 134
5.5.1 物理模型 134
5.5.2 車輛運(yùn)動(dòng)方程 137
5.5.3 車輛、輪對(duì)及左右輪柔度矩陣 145
5.6 曲線軌道輪軌接觸點(diǎn)軌梁柔度矩陣 151
5.6.1 輪軌接觸點(diǎn)軌梁柔度矩陣 151
5.6.2 曲線軌道輪軌接觸點(diǎn)軌梁柔度系數(shù) 153
5.7 輪軌耦合關(guān)系 156
5.7.1 輪軌垂向耦合關(guān)系 156
5.7.2 輪軌橫向耦合關(guān)系 156
5.8 車輛-軌道耦合及系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的求解 159
5.8.1 車輛-軌道耦合及動(dòng)態(tài)輪軌力的求解 159
5.8.2 車輛-軌道總輪軌力的求解 160
5.8.3 車輛動(dòng)力響應(yīng)的求解 160
5.8.4 軌道動(dòng)力響應(yīng)的求解 161
5.8.5 支點(diǎn)反力求解 164
5.8.6 曲線軌道車輛-軌道耦合頻域解析模型分析程序簡(jiǎn)介 165
5.9 模型驗(yàn)證 167
5.9.1 軌梁柔度系數(shù)驗(yàn)證 167
5.9.2 車輛蛇形運(yùn)動(dòng)對(duì)比分析 168
5.10 曲線軌道結(jié)構(gòu)振動(dòng)的模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果對(duì)照分析 171
5.11 案例分析 176
5.11.1 靜態(tài)軸重 176
5.11.2 隨機(jī)不平順激勵(lì) 179
第6章 變速移動(dòng)列車作用下軌道動(dòng)力響應(yīng)頻域解析研究 183
6.1 變速移動(dòng)荷載作用下軌道動(dòng)力響應(yīng)解析解 183
6.1.1 半無(wú)限空間連續(xù)體任意一點(diǎn)的時(shí)頻域動(dòng)力表達(dá) 183
6.1.2 軌道結(jié)構(gòu)上任意一點(diǎn)的頻域動(dòng)力表達(dá) 184
6.1.3 系列變速移動(dòng)荷載作用下軌道結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的頻域表達(dá) 188
6.1.4 算例分析 190
6.2 變速移動(dòng)列車作用下軌道動(dòng)力響應(yīng)解析研究 192
6.2.1 軌道結(jié)構(gòu)柔度系數(shù)函數(shù) 192
6.2.2 軌道不順 193
6.3 變速段地鐵減振軌道動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)分析 194
第7章 加減速運(yùn)行列車-曲線軌道動(dòng)力響應(yīng)分析 202
7.1 加減速移動(dòng)荷載作用時(shí)軌道動(dòng)力響應(yīng)的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)疊加法 202
7.2 加速移動(dòng)荷載作用下曲線軌道動(dòng)力響應(yīng)案例分析 206
7.3 加減速行駛列車-曲線軌道耦合頻域解析模型 210
7.4 案例分析 210
7.4.1 列車加速運(yùn)行時(shí)響應(yīng)特性分析 210
7.4.2 列車減速運(yùn)行時(shí)響應(yīng)特性分析 213
參考文獻(xiàn) 217