车辆-轨道空间非线性耦合系统交叉迭代算法及应用

作     者：雷晓燕 王海 LEI Xiaoyan;WANG Hai

作者机构：华东交通大学铁路环境振动与噪声教育部工程研究中心南昌330013 

出 版 物：《振动与冲击》 (Journal of Vibration and Shock)

年 卷 期：2023年第42卷第10期

页      面：136-143页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上项目(51978264) 江西省科技专项(20223AEI91004) 江西省研究生创新专项基金(YC2021-S434) 

主　　题：车辆-轨道空间非线性耦合 轨道结构三维模型 交叉迭代算法 轮轨非线性接触 轮轨关系 

摘      要：基于有限元法建立了车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学模型,提出了将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学的方法。车辆-轨道空间非线性耦合模型包含车辆子系统和轨道子系统,其中车辆子系统为31自由度的整车模型,轨道子系统采用空间梁单元、黏弹性弹簧阻尼元件和三维块体单元模拟,两子系统通过轮轨相互作用实现耦合。轮轨接触几何关系采用“迹线法与“最小距离法计算,运用Newmark数值积分交叉求解车辆子系统动力学方程和轨道子系统动力学方程。为验证算法的可行性,进行了算例对比计算。作为应用实例,分析了CRH2高速动车通过CRTSⅡ无砟轨道时引起车辆和轨道结构的动力响应,并选择列车速度和轨道不平顺对车辆-轨道耦合系统动力响应的影响进行了参数分析。计算结果表明,将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力问题的算法具有计算精度高、收敛速度快和程序编制容易的特点。