扫掠力监测实验台轮轨系统动力学分析与实验研究

作     者：陈庆广 

作者单位：中南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：黄志辉

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：轮载扫掠力 轮轨系统动力学 载荷因子 速度因子 支撑刚度因子 

摘      要：纵观国内外轮轨系统动力学的研究现状,扫掠力作用下轮轨系统的动力响应研究有待进一步深入。测定运行中车轮对轨道的扫掠力作用,对防止脱轨的研究、机车车辆对轨道结构影响的研究、轨道结构的设计、机车车辆的运行安全性,以及对掌握轨道和机车车辆合理设计所需要的数据方面,都是不可缺少的。因此,对轮轨系统动力学的分析与研究具有重要价值。 借助监测实验台,综合考虑轨道与路基系统各部分组成,进一步研究轮载扫掠力作用下轨道的变形机理问题。本文分别从轮轨系统动力学理论、瞬态动力学仿真以及实验对比验证等方面对轨道结构的动力学性能进行研究。论文的主要研究内容如下： (1)对国内外轮轨系统动力学的研究成果与研究现状进行了系统的分析,提出了本课题的研究意义与价值;依据模型的简化原则对监测实验台进行必要的简化,针对轮轨系统的运动形式,采用哈密尔顿原理对简化后的模型建立轮轨系统的运动方程;结合监测实验台的参数,采用经典的龙格-库塔法对轮轨系统的动力学方程进行求解与分析,研究载荷因子,速度因子以及支撑刚度因子对钢轨动力响应的影响;(2)建立监测实验台的有限元模型,运用有限元分析软件ANSYS对钢轨进行瞬态动力学仿真分析,同样对载荷因子,速度因子以及支撑刚度因子与钢轨动力响应间的规律进行了研究;(3)分别从载荷因子、速度因子等方面对监测实验台特性进行实验分析与研究;将理论、仿真以及实验得到的规律进行对比分析,总结规律的相同之处,对三者产生的差异进行误差分析,为进一步的研究提供可行的研究方法。