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近年来,高速铁路的迅速发展给人们出行带来便利的同时,也给社会带来了巨大的经济效益。随着列车速度的不断提高,高速铁路安全问题日益凸显,因此,研究由振动引起的列车结构破坏与失效具有重大意义。当前研究的主要方法是建立高速列车耦合大系统动力学模型。无砟轨道系统作为耦合大系统的支承部分,对轨道交通的安全问题有重要影响。该系统由多个复杂子部件组装而成,数学模型不够精确,不能很好地反映振动响应在时间和空间上的分布特征。而精确的有限元耦合模型网格数量多,自由度维数巨大,计算效率低。本文提出用模型减缩方法,对无砟轨道系统子部件模型减缩,再将各减缩后的子部件组装成系统。本文首先详细介绍了几种常见的模型减缩方法并比较优缺点,选用Guyan减缩法和IRS减缩法用于模型减缩,并介绍了非线性耦合理论。选用HYPERMESH和ABAQUS建立无砟轨道系统钢轨和轨道板有限元模型,并提取各自质量矩阵和刚度矩阵。选取钢轨和轨道板主节点和主自由度,分别用Guyan减缩法和IRS减缩法建立各子部件减缩模型,编制减缩程序。介绍了减缩模型精度评价指标,并对原模型和减缩后模型进行模态分析和动态响应分析,比较两种方法减缩前后模型的固有频率、振型和动态响应的精度,并选择精度较高的减缩方法。结果表明IRS减缩法的精度要高于Guyan减缩法,且计算效率大幅提高,可以用于无砟轨道系统的减缩;建立钢轨和轨道板有限元耦合模型,根据用IRS减缩法获取的钢轨和轨道板减缩后的质量矩阵和刚度矩阵,建立钢轨与轨道板非线性耦合数学模型,并根据数值积分wilson?法编制非线性耦合程序。分别对原有限元耦合模型和减缩后耦合模型进行动态响应分析对比,并比较计算动态响应所耗费的时间。结果表明两模型的动态响应吻合,且减缩后耦合模型的计算时间大幅缩短,计算效率大幅提高。因此,减缩后的低阶轨道系统耦合模型能够代替原高阶复杂轨道系统有限元耦合模型用于动力学分析。