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1、 车桥耦合论文：轮轨相互作用力频谱成分研究【中文摘要】摘要：高速列车通过桥梁时会引起桥梁结构的振动,结构的振动又会反作用于车辆,引起车桥耦合振动的一系列问题。随着列车时速的不断提高,对车桥耦合振动研究的必要性愈加显著。本文主要对轮轨相互作用力频谱成分进行研究。本文主要以简支梁桥为研究对象,首先利用离散傅里叶变换技术将时域中的轮轨力转换到频域,考察轮轨力幅值对频率的敏感区间。然后,选取不同的桥梁基频和不同的列车时速,通过车桥迭代计算程序模块计算得到大量轮轨相互作用力数据,分析轮轨力的频谱成分,总结出车桥振动的一般规律,并给出相应的计算方法。最后根据三分之一倍频程的基本原理编制了 Matlab 程
2、序,对变换过的轮轨力频谱曲线进行平滑处理,得到了每一个中心频率下的轮轨力有效值。并编写了求解轮轨力频谱的软件,输入桥梁基频及列车时速,即可得到相应的轮轨相互作用力频谱,进而能够重构出新的轮轨相互作用力,可以直接应用于桥梁结构的振动分析研究。文章中对大量轮轨力频谱数据进行回归分析,总结出了轮轨力频谱关于桥梁基频和列车时速的一般公式。本文利用频谱分析的研究成果,分析了高速列车在不同的交会工况下桥梁的动力响应,实现了轮轨力频谱分析在桥梁结构振动研究中的应用。【英文摘要】ABSTRACT:The high-speed train running on the bridge can cause the
3、vibration of the bridge and the structure can in turn affect the motion of the train. A series of problems can be caused by such vibration. With the continuous improvement of the train speed, the necessity of train-bridge coupling vibration research more significant. This paper focuses on the spectr
4、um composition of wheel-track interaction.This paper mainly chooses the simply supported beam as the research object. Firstly, the wheel-rail .【关键词】车桥耦合 轮轨力 三分之一倍频程 频谱 全过程迭代法 数据结构【英文关键词】Vehicle-bridge coupling vibration Wheel-rail force 1/3 octave band Spectrum System separated iteration method Data
5、 structure【目录】轮轨相互作用力频谱成分研究 致谢 5-6 中文摘要 6-7 ABSTRACT 7 1 绪论 10-20 1.1 选题背景 10-11 1.2 车桥动力相互作用研究的国内外进展 11-16 1.2.1 国外理论研究 13-14 1.2.2 国内理论研究 14-16 1.3轮轨相互作用力的研究现状 16-18 1.3.1 轮轨相互作用力模型 16-17 1.3.2 轮轨关系模型 17-18 1.4 问题的提出 18-20 1.4.1 本文的研究方向及思路 18-19 1.4.2 本文研究主要内容 19-20 2 轮轨作用力频谱分析中的车桥系统动力分析模型 20-38 2
6、.1 引言 20-21 2.2 车辆模型 21-27 2.2.1 车辆模型的基本假定 21 2.2.2 车辆空间模型 21-22 2.2.3 车辆运动方程的建立 22-27 2.3桥梁模型 27-29 2.3.1 桥梁模型的基本假定 27-28 2.3.2 桥梁运动方程的建立 28-29 2.4 轨道不平顺及轮对蛇形运动 29-30 2.4.1 轨道不平顺的基本假定 29 2.4.2 轨道不平顺的计算方法 29-30 2.5 轮轨相互作用力的计算 30-35 2.5.1 轮轨间竖向作用力 31-32 2.5.2 轮轨间横向作用力 32-35 2.6 全过程迭代法在车桥耦合系统中的研究与应用 3
7、5-36 2.7 本章小结 36-38 3 轮轨力振动信号的频谱分析 38-50 3.1 引言 38-39 3.2 傅里叶变换的理论及应用 39-41 3.2.1 傅里叶变换的理论 39-40 3.2.2 傅里叶变换的应用 40-41 3.3 三分之一倍频程在轮轨力频谱分析中的研究 41-48 3.3.1 三分之一倍频程的理论 41-42 3.3.2 三分之一倍频程的应用 42-45 3.3.3 三分之一倍频程的 MATLAB 分析程序 45-48 3.4 本章小结 48-50 4 轮轨相互作用力影响因素分析 50-64 4.1 引言 50 4.2 轮轨作用力频谱分析需要考虑的因素 50 4.
8、3 不同影响因素下轮轨力的计算 50-56 4.3.1 计算模型的选取 50-51 4.3.2 计算结果分析 51-56 4.4 频谱分析应用扩展 56-57 4.5 轮轨力频谱分析软件介绍及实例验证 57-60 4.5.1 软件介绍 57-58 4.5.2 实例计算 58-60 4.6 轮轨力频谱分析的一般方法及公式拟合 60-62 4.7 本章小结 62-64 5 单向行车及会车时的桥梁动力响应分析 64-70 5.1 引言 64 5.2 不同节次列车对桥梁振动的影响 64-66 5.3 会车时的桥梁响应分析 66-69 5.4 本章小结 69-70 6 结论与展望 70-72 6.1 主要研究成果 70-71 6.2 研究工作展望 71-72 参考文献 72-76 附录 A 76-80 附录 B 80-84 作者简历 84-88 学位论文数据集 88
