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高速铁路车辆-桥梁系统耦合振动及程序设计

专 业: 桥梁与隧道工程
关键词: 高速铁路 车—桥耦合系统 轮轨关系 有限元方法 面向对象
分类号: U211  U260.1
形 态: 共 95 页 约 62,225 个字 约 2.976 M内容
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内容摘要


近年来既有铁路的不断提速和高速铁路的不断兴建,以及城市轨道交通的大批建设,使得人们充分认识到了研究车桥相互作用的重要性和必要性。

随着列车行车速度的不断提高,行车密度的不断增加以及轴重的不断加大,车辆与桥梁的动力相互作用越来越成为一个关乎车辆安全运行和桥梁正常使用的重要因素。

一方面,列车通过桥梁时将引起桥梁结构的振动,直接影响其工作状态和使用寿命;另一方面,桥梁的振动又反过来影响车辆的振动,对车辆的平稳性和安全性产生影响。

因此,车桥耦合振动成为评估结构动力参数合理与否的重要考虑因素,车桥动力分析问题也越来越受到桥梁研究者的关注。

本文采用D Alembert原理和Lagrange方程推导了23个自由度的车辆的运动方程;使用有限元法建立桥梁系统的运动方程,讨论了普通空间梁单元的单元刚度矩阵和质量矩阵;使用子空间迭代法求解结构振动的特征值;介绍了轮轨接触几何关系的求解方法;介绍了采用迭代法求解轮轨法向力;首先采用Hertz理论以确定轮轨接触斑,然后采用Kalker线性理论求解轮轨间的蠕滑力;介绍了车桥相互关系和轨道不平顺;对于车辆、桥梁动力学方程则采用Newmark-β法求解;最后讨论了列车运行安全性和运行..……

全文目录


摘要
第1章 绪论
1.1 国内外高速铁路概况
1.1.1 国外高速铁路概况
1.1.2 我国高速铁路概况
1.2 车-桥振动研究的发展与现状
1.2.1 车桥振动研究的历史回顾
1.2.2 车桥动力相互作用研究的现状
1.3 本文研究的主要内容
第2章 桥梁动力分析模型
2.1 空间梁单元的运动方程
2.1.1 单元位移模式
2.1.2 几何方程
2.1.3 物理方程
2.1.4 局部坐标系下的运动方程
2.1.5 整体坐标系下的运动方程
2.2 桥梁结构有限元模型
2.3 单元矩阵
2.3.1 质量矩阵
2.3.2 刚度矩阵
2.3.3 Rayleigh阻尼
2.4 运动方程求解
2.4.1 桥梁自振特性
2.4.2 动力响应的数值积分方法
2.5 本章小结
第3章 轮轨相互作用关系
3.1 轮轨接触几何关系
3.1.1 基本概念
3.1.2 求解方法
3.2 轮轨相互作用力
3.2.1 轮轨接触斑
3.2.2 蠕滑率
3.2.3 蠕滑力
3.3 轮对的运动方程
3.3.1 基本假设
3.3.2 轮对受力分析
3.3.3 列运动方程
3.3.4 法向力迭代求解
3.4 轨道不平顺
3.4.1 轨道不平顺的定义和分类
3.4.2 轨道不平顺谱
3.4.3 轨道不平顺数字模拟
3.5 本章小结
第4章 车辆动力分析模型与运行评价指标
4.1 基本假设与车辆模型
4.1.1 基本假设
4.1.2 车辆模型
4.2 列运动方程
4.2.1 转向架运动方程
4.2.2 车体运动方程
4.3 列车运行安全性与舒适性评价标准简介
4.3.1 车辆运行安全性及其评估标准
4.3.2 车辆运行舒适性及其评价标准
4.4 本章小结
第5章 车桥系统分析模型与动力平衡方程
5.1 车—桥耦合关系
5.1.1 车—桥几何相容条件
5.1.2 车—桥力学平衡条件
5.2 系统运动方程的建立与求解
5.3 本章小结
第6章 基于面向对象技术的程序设计
6.1 面向对象技术
6.1.1 面向对象的基本概念和主要特征
6.1.2 面向对象设计的基本过程
6.2 面向对象的车桥耦合分析程序建模
6.2.1 车桥耦合分析程序开发的基本思路
6.2.2 建模语言和工具的选取
6.2.3 面向对象的车桥耦合分析程序分析
6.2.4 面向对象的车桥耦合分析程序设计
6.3 本章小结
第7章 程序实现与验证
7.1 编程语言与开发工具
7.2 程序的实现
7.2.1 桥梁类的实现
7.2.2 车辆类的实现
7.3 程序简介
7.3.1 程序特点
7.3.2 程序模块
7.4 程序验证
7.4.1 桥梁基本情况与计算参数
7.4.2 自振特性
7.4.3 车桥响应
7.4.4 结论
7.5 本章小结
结论
1 主要的研究结论
2 需要进一步研究的问题
参考文献

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中图分类: > U211 > 交通运输 > 铁路运输 > 铁路线路工程 > 线路理论
其他分类: > U260.1 > 交通运输 > 铁路运输 > 机车工程 > 一般性问题

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