【摘要】：本文運用無窮周期結(jié)構(gòu)的辛數(shù)學(xué)方法與隨機振動的虛擬激勵法,建立了車輛定點和車輛移動的車-線-隧垂向耦合隨機振動分析模型,并據(jù)此計算分析了扣件膠墊頻變剛度影響下車-線-隧垂向耦合系統(tǒng)的隨機振動頻響特征,主要的研究內(nèi)容如下：(1)運用隨機振動的虛擬激勵法和無窮周期結(jié)構(gòu)的辛數(shù)學(xué)方法建立了計算精度、計算效率均較高的車-線-隧垂向耦合隨機振動虛擬辛分析模型(即車輛定點激勵模型)與車-線-隧垂向耦合隨機振動擴展辛分析模型(即車輛移動激勵模型),并據(jù)此對比分析了車-線-隧垂向耦合系統(tǒng)在平穩(wěn)/非平穩(wěn)隨機激勵作用下的頻響特征。(2)以地鐵盾構(gòu)隧道內(nèi)的長枕埋入式軌道結(jié)構(gòu)為例,結(jié)合扣件膠墊剛度隨荷載頻率的變化特征,運用車-線-隧垂向耦合隨機振動虛擬辛分析模型,探討了扣件膠墊頻變剛度影響下車體、轉(zhuǎn)向架、輪對、鋼軌、隧道等垂向隨機振動特征的變化規(guī)律。(3)研究發(fā)現(xiàn)：扣件膠墊頻變剛度對車體隨機振動的影響可忽略不計,但卻會改變轉(zhuǎn)向架的中高頻隨機振動幅值,同時還會顯著提高輪對中高頻隨機振動響應(yīng)功率譜最大峰值與其第一主頻；輪對隨機振動響應(yīng)功率譜最大峰值與其第一主頻隨著膠墊剛度頻變幅度或膠墊低頻初始剛度的增大分別呈波浪式漸增與階梯式上升的變化趨勢；在鐵路常用扣件膠墊剛度的變化范圍內(nèi),輪對隨機振動最高功率峰的最大增幅有33.63倍,并且其第一主頻的最大增量亦可高達46.9Hz。因此,為了精確預(yù)測輪下系統(tǒng)隨機振動頻響特征,需綜合考慮扣件膠墊剛度的頻變性。
[Abstract]:In this paper, the symplectic mathematical method of infinite periodic structure and the virtual excitation method of random vibration are used to establish the vehicle-line-tunnel vertical coupling random vibration analysis model for vehicle fixed-point and vehicle movement. On this basis, the random vibration frequency response characteristics of the vertical coupling system are calculated and analyzed, and the influence of the stiffness of the fastener pad on the vertical coupling system of the drop-off-line-tunnel is analyzed. The main research contents are as follows: (1) the computational accuracy is established by using the pseudo-excitation method of random vibration and the symplectic method of infinite periodic structure. The virtual symplectic analysis model of vehicle-line-tunnel vertical coupling random vibration (i.e. vehicle fixed-point excitation model) and the vehicle-line-tunnel vertical coupling stochastic vibration extended symplectic analysis model (i.e. vehicle moving excitation model) with high computational efficiency are presented. Based on this, the frequency response characteristics of vehicle-line-tunnel vertical coupling system under stationary / non-stationary random excitation are compared and analyzed. (2) the long sleeper embedded track structure in shield tunnel of subway is taken as an example. Combined with the variation of stiffness of fastener pad with load frequency, the virtual symplectic analysis model of vertical coupling random vibration of vehicle-line-tunnel is used to discuss the influence of the frequency-varying stiffness of fastener pad on car body, bogie, wheel pair, rail, and so on. (3) it is found that the influence of the stiffness of fastener pad on the random vibration of the car body is negligible, but it can change the amplitude of the middle and high frequency random vibration of the bogie. At the same time, the peak value of the power spectrum and the first main frequency of the random vibration response in the middle and high frequency of the wheelset can also be significantly improved. The maximum peak value and the first main frequency of the random vibration response spectrum of the wheelset show the trend of wave-type gradual increase and step-by-step increase respectively with the increase of the frequency variation amplitude of the rubber pad or the low frequency initial stiffness of the rubber pad. In the range of stiffness variation of fastener pad used in railway, the maximum increase of maximum power peak of random vibration of wheelsets is 33.63 times, and the maximum increment of its first main frequency can also be as high as 46.9 Hz. Therefore, in order to accurately predict the frequency response characteristics of the under-wheel system random vibration, it is necessary to consider the frequency variation of the stiffness of the fastener pad.
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U451;U211.3

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本文編號：2460286