导读:本文包含了车辆轨道耦合动力学论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:动力学,轨道,车辆,柔性,格林,包络,刚柔。
车辆轨道耦合动力学论文文献综述
崔潇[1]（2019）在《车辆-轨道系统刚柔耦合动力学软件开发及动态响应特性研究》一文中研究指出随着我国高速铁路运营速度的提高以及运营里程的逐年增加,轮轨短波伤损问题逐渐突显,例如车轮多边形磨耗、钢轨波磨、焊缝处轨面不平顺等,其引起的中高频振动不仅增加了铁路养护维修成本,对行车安全也是潜在的危害。根除或减缓这类伤损往往需要辅助更符合实际情况的建模方法和更有效的仿真软件。然而,目前车辆-轨道系统动力学软件在软件的开放性、可复用性、可扩展性和可维护性上仍有待提高,车辆-轨道系统动力学模型对柔性轮对高速转动特性的处理也有待完善。因此,需要开展考虑柔性轮对高速旋转特性的车辆-轨道耦合系统动力学研究,并开发具有良好软件架构设计,以及开放性、可扩展性和可维护性的车辆-轨道系统刚柔耦合动力学软件。用于探索高速铁路车辆-轨道系统的轮轨间高频相互作用规律及轮轨伤损情况下的车辆-轨道耦合系统动力学响应特征,为高速铁路的养护维修提供理论支撑。本文基于有限元和多体动力学理论,结合轮轨叁维几何关系计算方法和轮轨接触力计算方法,建立了车辆-轨道刚柔耦合多体动力学模型。结合柔性旋转轮对模型,实现了欧拉坐标系下的柔性旋转轮对与车辆-轨道刚柔耦合多体动力学方程的耦合。设计并开发了车辆-轨道系统刚柔耦合动力学软件,利用该软件计算了柔性轮对旋转效应对车辆-轨道系统轮轨间相互作用力的影响,并进行了深入分析。开展的研究工作以及取得的创新性成果如下:(1)考虑到采用拉格朗日坐标系描述轮对柔性的局限性,本文采用了基于欧拉坐标的柔性旋转轮对模型,推导了欧拉坐标下相关计算量的有限元离散形式公式。基于OpenSees开源有限元软件,开发了欧拉坐标下单元级计算功能。计算了旋转轮对的模态和频率响应函数,对比分析了刚性轮对、忽略旋转效应柔性轮对、考虑旋转效应柔性轮对在车辆-轨道系统动力学响应方面的区别,提出了考虑柔性轮对旋转效应的必要性。(2)基于有限元和多体动力学理论,结合轮轨叁维几何关系计算方法和轮轨接触力计算方法,将轨道系统中钢轨设为连续弹性梁,建立了车辆-轨道系统刚柔耦合动力学模型。实现了欧拉坐标系下的旋转柔性轮对计算与拉格朗日坐标系下的车辆-轨道多体动力学整体模型计算之间的耦合,完成迭代计算。从而建立了更适用于高速列车轮轨系统高频响应分析的车辆-轨道系统刚柔耦合动力学模型。(3)开发了车辆-轨道系统刚柔耦合动力学软件,采用了插件架构和工厂方法等设计模式,保证了软件的开放性、可扩展性与可维护性。根据软件工程理论,结合软件实际需求,选取跨平台的软件开发工具链。实现了车辆-轨道系统模型参数导入、车辆多体动力学计算、轨道及轮轨接触计算、数据收集等组件。设计并编写了扩展系统和工厂系统组件,从而提高代码复用能力和功能调用便捷性。(4)针对高速铁路焊缝处轨面不平顺引起的车辆-轨道系统高频振动问题,利用车辆-轨道刚柔耦合系统动力学模型,研究了柔性轮对旋转效应对钢轨单点短波伤损区段车辆-轨道系统动态响应的影响。从时域和频域角度开展了列车运行速度、焊缝处轨道几何、车辆-轨道系统刚度和阻尼与车辆-轨道系统高频振动响应之间关系的研究。提出了焊缝区段车辆-轨道系统的频率响应规律及主频范围,并对主要影响因素进行了探讨。(5)针对高速铁路钢轨波磨引起的车辆-轨道系统高频振动问题,建立了带有钢轨波磨区段的车辆-轨道刚柔耦合系统动力学模型,研究了柔性轮对旋转效应对钢轨周期性短波伤损区段车辆-轨道系统动态响应的影响。从时域和频域角度开展了钢轨波磨区段波磨几何参数、扣件系统阻尼以及轨枕间距与车辆-轨道系统周期性高频振动响应之间关系的研究。探究了避免钢轨波磨区段轮轨系统共振以及减缓轮轨间相互作用的方法,可为工务养护维修工作提供理论支撑。(6)针对高速铁路车轮多边形引起的车辆-轨道系统高频振动问题,建立了考虑车轮多边形的车辆-轨道系统刚柔耦合动力学模型,研究了旋转效应对柔性车轮多边形响应的影响,以及多边形阶数、磨耗程度和列车运行速度与车辆-轨道系统动态响应的关联关系。探究了高速铁路常出现某一车轮多边形阶数范围的原因,以及车轮多边形磨耗的发展趋势。综合车轮多边形阶数和列车运行速度,提出了车轮多边形的磨耗限值的建议。(本文来源于《中国铁道科学研究院》期刊2019-06-01）
梁自林[2]（2018）在《基于刚柔耦合模型的轨道车辆动力学研究》一文中研究指出随着轨道交通的快速发展,高速铁路的作用在人们的生活中日益提高。车辆系统动力学性能的研究也是当前学者关注的重点,尤其随着车辆运行速度的增加,有效提升车辆系统的平稳性等性能指标更加迫切。轨道车辆的动力学模型的合理性是相关研究的必要前提,直接影响车辆系统的参数设计和仿真结果。本文就刚柔耦合的理论进行了阐述,在此基础上分析了车辆系统刚柔耦合动力学模型的生成过程,重点介绍了自由度的缩减理论和主自由度的选取原则。以CRH380A动车组为研究对象,结合有限元软件Ansys模态分析功能,通过Simpack多体动力学软件建立了相应的刚柔耦合动力学仿真模型。结合车辆系统动力学仿真计算,研究了车辆系统悬挂参数对系统模态的影响,分析了悬挂参数对车辆运行品质的影响。通过参数优化设计,选择合理的参数才能有效降低车辆系统的振动,改善车辆动力学性能,提高车辆的运行品质。通过刚柔耦合动力学模型和多刚体模型的对比,讨论了柔性体部件对整体性能的影响。最后,结合实际线路特征,分析了柔性结构在不同工况下的应力分布情况,研究了车辆在不同线路条件下构架的弹性变形及疲劳损伤水平,并对构架的受力状态和结构特点进行了分析,为车辆的设计提供了一定指导建议。(本文来源于《兰州交通大学》期刊2018-06-08）
孙宇,翟婉明[3]（2017）在《基于格林函数法的车辆-轨道垂向耦合动力学分析》一文中研究指出通过直接求解脉冲激励下线性系统的动力学方程得到车辆系统和轨道系统格林函数的显式表达,基于格林函数和轮轨Hertz非线性接触理论,提出了求解车辆-轨道垂向耦合动力学的新方法。利用该方法分析了车辆系统和轨道系统格林函数的特征,计算了轨道随机不平顺和单一谐波两种不平顺激励下的轮轨垂向力以及轮对和钢轨垂向位移响应,并与传统的车辆-轨道耦合动力学计算结果进行对比。研究结果表明:车辆系统的格林函数主要由随时间线性增加的线性项和随时间逐渐衰减的衰减项组成;轨道系统的格林函数随时间波动衰减,0.15 s后初始脉冲激励引起的钢轨振动基本衰减至0;格林函数法与传统方法的计算结果几乎完全吻合,说明了该方法在车辆-轨道耦合动力学计算中的可靠性。(本文来源于《工程力学》期刊2017年03期）
[4]（2017）在《《车辆-轨道耦合动力学》审读报告》一文中研究指出出版单位科学出版社书名车辆—轨道耦合动力学责编姓名余丁责编证号200900135003专家点评作者—编辑耦合动力学的典型案例读者不用怀疑题目弄错,以为把"车辆—轨道耦合"错弄成"作者—编辑耦合"。我们正是要在这里谈谈"作者—编辑耦合动力学"。我们知道,西南交通大学等单位率先提出并创建了机车车辆—轨道耦合动力学全新的理论体系,在国(本文来源于《出版参考》期刊2017年02期）
张树艺[5]（2016）在《基于柔性轨道的车辆耦合动力学研究》一文中研究指出随着铁路的高速化、重载化,轮轨作用力逐渐增强,进一步深入、准确理解车辆—轨道作用力的特性比以往显得更加重要。该文利用车辆-轨道耦合思想,将轨道以Timoshenko梁建立一层弹性支撑的柔性轨道模型,研究柔性体模态对轮轨力的影响,比较刚性轨道与柔性轨道的区别,探究柔性轨道轨下基础变化对车辆动力学的影响。结果表明,柔性轨道相比刚性轨道能更好地反映出轮轨之间的相互耦合作用,证实了在柔性轨道下的轨枕参数变化对列车动力学性能有一定影响。(本文来源于《机电一体化》期刊2016年12期）
李国芳,姚永明,丁旺才[6]（2016）在《基于UM的车辆-轨道耦合动力学建模及仿真分析》一文中研究指出基于多体系统动力学理论,分析某动车各构造拓扑关系及其力学特性,利用多体动力学软件UM建立50个自由度的车辆-轨道动力学模型,仿真分析了车辆的非线性临界速度、脱轨系数、振动加速度及平稳性指数等动力学特性,获得了该型动车直线运行的非线性临界速度477km/h;以200km/h的时速通过曲线半径R=4 000m的曲线线路时车体横向、垂向Sperling平稳性指数分别为2.01和1.69;车体横向、垂向加速度分别为0.062g和0.046g;1位轮对的最大脱轨系数和轮重减载率分别为0.182和0.406 4.研究结果表明:该型动车具有较好的动力学性能.(本文来源于《兰州交通大学学报》期刊2016年01期）
马荣成,王开云,吕凯凯,黄超,姜艳林[7]（2015）在《基于车辆-轨道耦合动力学理论的车辆动态包络线计算》一文中研究指出针对现行车辆限界评判标准中考虑因素不全面、计算结果偏于保守的缺陷,研究了车辆在具体线路轨道上运行时的动态包络线计算问题。基于车辆-轨道耦合动力学理论,考虑轨道参振对车辆动态包络线的影响,并综合车辆在运行过程中所涉及到的其他限制因素,提出了一种精确计算车辆动态包络线的新方法,并运用该方法开展了工程实际应用研究。仿真结果表明:运用客车-轨道空间耦合模型计算车辆动态包络线时,计算过程更方便快捷,计算结果更直观精确,可为制定更加合理的车辆限界标准提供理论支撑。(本文来源于《西南科技大学学报》期刊2015年04期）
陈元昌[8]（2015）在《基于模型减缩理论的高速列车车辆—轨道垂向耦合系统动力学分析及应用》一文中研究指出为解决分析高速列车车辆—轨道耦合系统振动行为所建立的有限元模型计算效率低的问题,基于模型减缩理论,由简单到复杂先后建立了移动集中力减缩模型、轮轨接触减缩模型和考虑车体和构架弹性的车辆—轨道耦合减缩模型。本文探究了将模型减缩法引入到结构受移动载荷问题建模过程中,以提高其动力响应求解效率的可行性,并基于该原理建立了实用的高速列车车辆—轨道耦合系统的高效计算模型。本论文具体开展和完成了如下研究工作:(1)在对受移动载荷的梁结构建模时,利用模型减缩法将原有限元模型减缩为少自由度数的减缩模型,移动载荷先后被考虑成为移动集中力和移动质量弹簧阻尼系统。把模型减缩法引入到受移动载荷结构的建模中与载荷施加位置不变情况的区别在于,随着载荷从一个梁单元移动到另一个梁单元上,原有限元模型的主坐标需要重新选择,减缩模型的系数矩阵需要重新计算。虽然这个过程会额外增加计算负担,但由于运动方程规模的大大缩小,模型的总体计算时间仍然得到极大的减少。为了阐明并验证该方法的有效性,首先将其用于受移动集中力作用的简支梁的建模中,再应用于铁道车辆轮轨接触动态分析的建模中。数值算例表明,在精度保证的前提下,减缩模型相比解析模型和原有限元模型能够更高效地求解移动载荷作用下结构的动力响应问题。(2)开发了高计算效率的数值仿真模型来研究高速列车车辆—轨道垂向耦合系统的动态行为。车辆和轨道被视为系统的两个子结构,车体、构架和钢轨均采用欧拉梁模型,并由弹簧阻尼对来支承,这可以用来研究车辆部件的弹性对系统动态特性的影响。基于固定界面子结构法,对子结构的内部自由度进行缩减,并采用Hertz接触理论将两个子结构耦合。虽然在计算过程中运动方程的系数矩阵需要不断更新,但减缩模型的规模大大减小,并且两个子结构的运动方程是同步求解的,而非采用迭代法,算例表明减缩模型的总体运算效率仍然得到极大的提高。通过与现有文献中一经典模型进行比较,讨论了该模型的精度和计算效率。另外介绍了模型的一个工程应用。(3)基于泰勒级数展开式提出了一种用于结构动力响应分析的高精度时程积分方法,该方法假设某时刻的速度和加速度由该时刻和前后各一个时刻的速度和加速度加权表示,并可根据求解需要调节权值将积分算法构建成隐式格式或显式格式。通过理论分析和数值算例计算讨论了算法的稳定性和精度,确定了最佳的权值和允许的时间步长。证明算法最高具有叁阶精度,且具有振幅衰减率低、周期延长率极小等优点。最后将该方法应用于高速列车车辆—轨道垂向耦合系统的动力响应分析中。(本文来源于《湖南大学》期刊2015-05-27）
张金稳[9]（2014）在《车辆轨道系统耦合动力学建模与高性能计算》一文中研究指出随着轨道车辆的车速与货载量的不断提升和行驶环境不断复杂,车辆轨道系统面临的压力越来越大。为保证轨道车辆安全平稳的运行,加大对车辆轨道耦合动力学的深入研究是十分有意义的。本文运用耦合动力学的原理对车辆轨道系统进行了合理的简化,保留影响较大的部件进行分析。分别采用C62A普通货车T50型钢轨作为模型进行数学建模与分析。将钢轨看作连续的Euler梁,轨枕和道床看作是离散体,而车体的各部件视为刚体,各部件间用弹簧—阻尼模型来连接。通过对简化实体模型的研究,运用数值积分法建立整个系统的非线性数学积分模型,同时采用Newmark-β校正预测法对车辆轨道耦合动力学数学模型进行分析计算。为方便图形的输出和计算效率的提高,选择在Matlab计算平台上计算。考虑到本文的数学模型的空间方程具有较多自由度和较小的积分步长,尝试使用变积分步长的方法进行计算,同时融合并行计算方法来提高计算效率,并对不同的程序块分别使用数据并行和任务并行的方式,以达到高效计算的目的。为更切实的模拟车辆的行驶过程,本文采用美国随机不平顺轨道谱来做激扰谱,运用周期法进行轨道谱的提取,运用Hertz非线性接触理论来计算轮轨间的作用力。随机不平顺产生了随机的轮轨间作用力。轮轨关系成为整个系统的反馈枢纽。为了解不同情况下车辆的运行状态,改变轨道车辆的运行速度、轨道参数、道床的参数,从而计算车辆各部件和轨道系统在各平面的速度,加速度,位移,力和振动规律,深入研究车辆轨道系统在垂向和横向的运动,分析和对比数据最终得到适合车辆运行的最佳参数。(本文来源于《昆明理工大学》期刊2014-05-01）
张健[10]（2013）在《车辆—轨道耦合系统动力学的数值方法研究》一文中研究指出当车辆沿轨道高速运行时,车辆和轨道的振动特性对车辆运行平稳性、车辆运行安全性和车辆与轨道的使用寿命有着重要的影响。为了获得车辆和轨道的振动特性,需要解决的核心问题是准确获得实际轨道不平顺状态、在轨道随机不平顺激励下车辆-轨道耦合系统随机响应和车辆与轨道的接触状态等。数值仿真是获得车辆和轨道的振动特性的有效途径,其中的关键因素之一是数值方法。根据车辆-轨道耦合系统的需求和特点,大规模系统的动力学积分、随机响应分析、随机振动反问题和动力接触分析的精确和高效的数值算法是实现车辆-轨道耦合系统数值仿真的关键。本博士学位论文针对车辆-轨道耦合系统的动力学积分方法、随机响应分析、轨道不平顺功率谱识别和车辆与轨道动力接触的问题,基于精细积分法、辛数学方法、虚拟激励法、逆虚拟激励法和线性互补方法等计算力学方法,提出精确和高效的求解车辆-轨道耦合系统动态响应的数值方法。本论文的主要工作可以总结成以下4个方面：1、提出考虑非线性轮轨接触的车辆-轨道耦合系统动态响应的改进的精细积分法。基于轨道周期性特点和能量传播速度有限性,采用改进的精细积分法提高轨道结构指数矩阵的计算效率,并且由该方法生成的轨道指数矩阵是稀疏矩阵,进而降低轨道动态响应的计算量。利用Lagrange插值多项式构造非线性轮轨法向接触力的递推公式,进而能够利用改进的精细积分法无迭代的求解车辆-轨道耦合系统动态响应。本文利用Runge-Kutta法、Zhai法和本文方法求解在无轨道不平顺、钢轨波磨和钢轨焊接接头等3种工况下车辆-轨道耦合系统动态响应。通过与Runge-Kutta法和Zhai法的数值结果对比,证实本文方法能够精确计算考虑非线性轮轨接触的车辆-轨道耦合系统动态响应,并且相对Runge-Kutta法和Zhai法,具有更高计算效率。2、提出基于虚拟激励法的车辆-板式轨道耦合系统非平稳随机振动的并行算法。基于虚拟激励法的功率谱计算的特点,并结合车辆-板式轨道耦合系统非平稳随机响应的计算频点数目与CPU数目的关系,发展针对车辆-板式轨道耦合系统非平稳随机响应的并行算法。该算法的特点是对每个计算频点独立计算非平稳随机响应,不同计算频点之间没有任何数据交换,以及具有几乎线性的加速比。利用Monte Carlo法验证本文方法的正确性,并通过对比计算时间,证实本文方法相对传统虚拟激励法具有更高的计算效率。应用该方法分析车辆-板式轨道耦合系统非平稳随机振动的基本特性,并研究车辆运行速度、板式轨道参数对车辆-板式轨道耦合系统非平稳随机响应的影响。3、提出轨道不平顺功率谱识别的辛-逆虚拟激励法。基于辛数学方法,通过辛矩阵的特征向量获得半无限长轨道子结构链的动态出口刚度阵,降低车辆-轨道耦合系统的计算规模。然后,基于低自由度的车辆-轨道耦合系统模型,利用逆虚拟激励法方便的识别轨道不平顺功率谱。通过与传统方法的数值结果对比,证实本文方法的正确性,并且相对传统方法,具有更高的计算效率。通过研究测量噪声、车辆运行速度、一系悬挂装置参数和轨道不平顺状态对轨道不平顺功率谱识别精度的影响,证实本文方法能够精确获得轨道不平顺功率谱。4、提出考虑轮轨分离的车辆-轨道耦合系统动态响应的线性互补方法。本文将车辆与轨道的接触问题转换为线性互补问题,从而能够采用统一的数学表达式描述不同的车辆与轨道的接触状态。在此基础上,利用Generalized-a法和Lemke算法相结合构造求解考虑轮轨分离的车辆-轨道耦合系统动力接触问题的高性能算法。相对位移约束法,本文方法不需要在每个时间步更新车辆-轨道耦合系统模型的等效刚度阵,并且能够采用相同的车辆-轨道耦合系统运动方程处理不同的轮轨接触状态。相对Hertz接触法,本文方法的数值结果不受Hertz接触刚度的影响。(本文来源于《大连理工大学》期刊2013-12-01）
车辆轨道耦合动力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
随着轨道交通的快速发展,高速铁路的作用在人们的生活中日益提高。车辆系统动力学性能的研究也是当前学者关注的重点,尤其随着车辆运行速度的增加,有效提升车辆系统的平稳性等性能指标更加迫切。轨道车辆的动力学模型的合理性是相关研究的必要前提,直接影响车辆系统的参数设计和仿真结果。本文就刚柔耦合的理论进行了阐述,在此基础上分析了车辆系统刚柔耦合动力学模型的生成过程,重点介绍了自由度的缩减理论和主自由度的选取原则。以CRH380A动车组为研究对象,结合有限元软件Ansys模态分析功能,通过Simpack多体动力学软件建立了相应的刚柔耦合动力学仿真模型。结合车辆系统动力学仿真计算,研究了车辆系统悬挂参数对系统模态的影响,分析了悬挂参数对车辆运行品质的影响。通过参数优化设计,选择合理的参数才能有效降低车辆系统的振动,改善车辆动力学性能,提高车辆的运行品质。通过刚柔耦合动力学模型和多刚体模型的对比,讨论了柔性体部件对整体性能的影响。最后,结合实际线路特征,分析了柔性结构在不同工况下的应力分布情况,研究了车辆在不同线路条件下构架的弹性变形及疲劳损伤水平,并对构架的受力状态和结构特点进行了分析,为车辆的设计提供了一定指导建议。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
车辆轨道耦合动力学论文参考文献
[1].崔潇.车辆-轨道系统刚柔耦合动力学软件开发及动态响应特性研究[D].中国铁道科学研究院.2019
[2].梁自林.基于刚柔耦合模型的轨道车辆动力学研究[D].兰州交通大学.2018
[3].孙宇,翟婉明.基于格林函数法的车辆-轨道垂向耦合动力学分析[J].工程力学.2017
[4]..《车辆-轨道耦合动力学》审读报告[J].出版参考.2017
[5].张树艺.基于柔性轨道的车辆耦合动力学研究[J].机电一体化.2016
[6].李国芳,姚永明,丁旺才.基于UM的车辆-轨道耦合动力学建模及仿真分析[J].兰州交通大学学报.2016
[7].马荣成,王开云,吕凯凯,黄超,姜艳林.基于车辆-轨道耦合动力学理论的车辆动态包络线计算[J].西南科技大学学报.2015
[8].陈元昌.基于模型减缩理论的高速列车车辆—轨道垂向耦合系统动力学分析及应用[D].湖南大学.2015
[9].张金稳.车辆轨道系统耦合动力学建模与高性能计算[D].昆明理工大学.2014
[10].张健.车辆—轨道耦合系统动力学的数值方法研究[D].大连理工大学.2013
论文知识图
