列车-轨道-路基系统动力学

目 录**章 绪论 1**节 我国轨道交通发展概况及动力学问题 1一、我国高速铁路发展概况 1二、我国重载运输发展概况 6三、既有铁路提速发展概况 7四、城市轨道交通发展概况 9第二节 轮轨系统动力学的发展概况 12一、轮轨系统动力学相关研究 12二、轮轨系统动力学发展概述 15三、随机振动理论及其在轨道振动分析中的应用 17第三节 车辆-轨道-路基系统动力学的研究内容 19课后习题 22第二章 轮轨关系 23**节 轮轨接触几何关系 23一、轮对基本特征 23二、钢轨基本特征 24三、刚性轮对导向原理 25四、轮轨平面接触几何关系 29五、轮轨三维接触几何关系 32第二节 轮轨接触力学关系 35一、轮轨赫兹接触理论 35二、轮轨非赫兹接触理论 38三、轮轨蠕滑与蠕滑率 38四、线性蠕滑理论 43五、非线性蠕滑理论 45课后习题 47第三章 车辆振动分析方法 48**节 车辆构造及振动形态 48一、转向架 49二、轮对及走行原理 52三、弹簧装置 53四、减振装置 55五、车辆振动形态 57六、坐标系定义及车辆振动自由度 58第二节 车辆垂向振动分析模型 59一、单自由度车辆垂向振动模型 59二、二自由度车辆垂向振动模型 64三、应用哈密顿原理建立车辆振动方程 66第三节 车辆横向振动分析模型 74一、摇动台的等效横向刚度 75二、车体滚摆自由振动 75第四节 车辆空间振动分析模型 76一、分离体平衡法 77二、哈密顿原理 78三、矩阵组装法 81第五节 车辆蛇行运动 82一、自由轮对蛇行运动 83二、刚性转向架的蛇行运动 85三、弹性转向架的蛇行运动 86第六节 车辆动态曲线通过 88一、自由轮对曲线通过 89二、转向架曲线通过 91三、车辆非线性动态曲线通过 95四、影响曲线通过的因素 95课后习题 96第四章 轨道振动分析方法 97**节 轨道结构 97一、钢轨 97二、轨枕 98三、扣件 100四、有砟道床 100五、无砟道床 102六、轨道结构模型化 105第二节 轨道垂向振动分析模型 105一、轨道垂向振动集总参数模型 105二、连续弹性支承叠合梁轨道模型 108三、连续弹性点支承梁轨道模型 110四、弹性点支承轨道模型有限元法求解 111五、弹性点支承轨道垂向振动模态法求解 116第三节 轨道垂向振动特性稳态解 122一、无阻尼轨道双层叠合梁模型振动解析解 122二、有阻尼轨道双层叠合梁模型振动解析解 125三、轨道垂向振动共振频率特性分析 126第四节 轨道垂向振动频域解 127一、振动分析中的时频转换 127二、振动系统的传递函数与脉冲响应 129三、轨道系统的传递函数 131第五节 移动荷载作用下的轨道振动特性 133一、连续弹性基础上单层梁轨道模型 133二、轨道振动与轨道临界速度的傅里叶变换法 135第六节 轨道横向振动计算模型 139一、轨道横向振动分析模型 139二、连续弹性轨道横向振动求解 140第七节 轨道纵向振动计算模型 143一、轨道纵向振动分析模型 143二、连续弹性轨道纵向振动求解 144课后习题 145第五章 路基振动分析方法 147**节 路基构造 147一、路基本体 147二、过渡段 151第二节 道床及路基的振动参数计算 153一、散粒结构参振质量及刚度的近似计算方法 153二、道床路基的振动参数计算 156第三节 路基振动分析的分层建模方法 158一、路基分层叠合梁模型 158二、分层叠合梁模型的求解方法 160第四节 路基振动分析的有限单元建模方法 163一、平面应变问题的有限单元方法 163二、平面应力问题的有限单元方法 165三、空间有限单元建模方法 165四、道床与路基无拉应力模型 167五、道床应力的随机有限元分析 168第五节 路基振动分析的其他建模方法 169一、离散元模型 169二、弹性半无限空间建模方法 171课后习题 173第六章 轮轨系统耦合振动分析方法 174**节 车辆-轨道垂向耦合振动分析模型 174一、车辆-轨道垂向耦合振动平面模型 174二、车辆-轨道垂向耦合振动空间模型 179三、车辆-轨道-路基垂向耦合模型 180第二节 车辆-轨道空间耦合振动分析模型 182一、半车-轨道空间耦合振动模型 183二、全车-轨道空间耦合振动模型 184第三节 轮轨系统激振源 185一、脉冲激励模型 185二、谐波激励模型 190三、动力激励模型 192四、随机激励模型 193第四节 连续支承轨道耦合模型的导纳法求解 199一、单轮-连续支承梁轨道模型的求解 199二、转向架-连续支承轨道模型的求解 201第五节 车辆-轨道垂向耦合振动模型的频域求解 203一、全车-轨道垂向耦合平面模型振动方程的组建 203二、半车-轨道垂向耦合空间模型振动方程的组建 205三、半车-轨道垂向耦合空间模型的频域求解 208第六节 半车-轨道空间耦合振动模型的时域求解 212一、模型特点描述及变量选择 212二、系统动能、势能、虚功及振动方程的组建 213三、振动方程的求解方法及过程 217课后习题 224第七章 轮轨系统动力学软件简介 225**节 Universal Mechanism 225一、概述 225二、软件架构和模块组成 225三、UM铁道车辆动力学仿真实例 227第二节 ADAMS 232一、概述 232二、ADAMS/Rail 233三、ADAMS/Rail运用实例 235第三节 ANSYS/LS-DYNA 244一、概述 244二、ANSYS/LS-DYNA功能概述 244三、ANSYS/LS-DYNA应用实例 246第四节 SIMPACK 249一、概述 249二、SIMPACK在铁道行业的应用 249三、SIMPACK轮轨模块特点 250四、SIMPACK应用实例 251第五节 TWINS 256一、概述 256二、TWINS原理介绍 257课后习题 259参考文献 261