基于三维轨道结构模型的轨道振动传递特性研究

论文摘要

我国对轨道交通的减振研究尚处于初级阶段,对轨道结构及其参数对轨道结构振动传递特性的影响研究尚不够全面。轨道结构及其参数对轨道病害产生的影响程度,仍需深入研究和探讨。因此,深入研究轨道结构及其参数对轨道振动传递特性的影响就显得十分必要和重要。本文在总结国内外研究的基础上,建立了有砟轨道及弹性短轨枕轨道振动分析有限元模型,施加简谐荷载,运用有限元软件进行谐响应分析,从频域角度探讨轨道结构及其参数对轨道振动传递特性的影响。研究了有砟轨道及弹性短轨枕轨道的扣件刚度、道床刚度、枕垫刚度及轨枕间距改变对轨道垂、横向振动传递特性的影响,分析了钢轨和轨枕在不同激振频率下位移和弯矩导纳,及扣件和道床的传递力导纳,从而得到了轨道结构及其参数对轨道振动传递特性的影响规律。研究表明,轨道结构振动沿轨道结构长度方向有所衰减,在低频区尤为明显,随着激振频率的增大,衰减渐不明显；钢轨垂、横向一阶Pinned-Pinned振动频率随轨枕间距的增大而减小；有砟轨道结构中,扣件刚度越大,钢轨和轨枕的振动也越剧烈,扣件刚度的变化直接影响扣件及道床的传递力情况；弹性短轨枕轨道结构在低频阶段,枕下胶垫刚度越小,扣件和枕垫传递力及轨枕垂向振幅越大,轨枕振动的就越强烈,在高频阶段,枕下胶垫刚度的变化对扣件、轨枕的振动特性影响较小。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 本文的研究内容及创新点
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 本文主要工作
• 2 本文研究理论及建模
• 2.1 有限元理论
• 2.1.1 ANSYS简介
• 2.1.2 谐响应分析原理
• 2.2 Timoshenko梁理论
• 2.2.1 Timoshenko梁理论简介
• 2.2.2 模拟Timoshenko梁的Beam188单元简介
• 2.3 有限元建模方法
• 2.4 轨道结构振动模型及参数选取
• 2.4.1 三维轨道结构振动分析模型
• 2.4.2 轨道参数选取
• 3 有砟轨道垂向振动传递特性研究
• 3.1 钢轨垂向振动响应分析
• 3.1.1 钢轨垂向位移传递特性分析
• 3.1.2 钢轨弯矩传递特性分析
• 3.2 轨枕垂向振动响应分析
• 3.2.1 轨枕垂向位移传递特性分析
• 3.2.2 轨枕弯矩传递特性分析
• 3.3 扣件及道床传递力分析
• 3.3.1 扣件传递力分析
• 3.3.2 道床传递力分析
• 3.4 本章小结
• 4 有砟轨道横向振动传递特性研究
• 4.1 钢轨横向振动响应分析
• 4.1.1 钢轨横向位移传递特性分析
• 4.1.2 钢轨弯矩传递特性分析
• 4.2 轨枕横向振动响应分析
• 4.2.1 轨枕横向位移传递特性分析
• 4.2.2 轨枕弯矩传递特性分析
• 4.3 扣件及道床传递力分析
• 4.3.1 扣件传递力分析
• 4.3.2 道床传递力分析
• 4.4 本章小结
• 5 弹性短轨枕轨道垂向振动传递特性研究
• 5.1 弹性短轨枕轨道概况
• 5.1.1 弹性短轨枕轨道结构
• 5.1.2 弹性短轨枕轨道实际运用效果
• 5.2 计算数据分析
• 5.2.1 钢轨垂向振动传递特性分析
• 5.2.2 轨枕垂向振动传递特性分析
• 5.2.3 扣件传递力分析
• 5.2.4 枕下胶垫传递力分析
• 5.3 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 主要研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集