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考虑滑移效应的单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力特性及低频噪声问题研究

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  • 【题名】:考虑滑移效应的单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力特性及低频噪声问题研究
  • 【年度】:2019
  • 【作者】:王宏亮
  • 【关键词】:悬挂式单轨交通  钢混组合梁  车桥耦合  滑移效应  低频噪声
  • 【摘要】:本文紧密围绕钢混组合结构中混凝土板与钢梁间的剪切滑移效应这一关键特征,开展了考虑滑移效应的单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力及低频噪声问题研究。在本文的研究中,利用理论推导建立了考虑滑移效应的钢混组合轨道梁动力方程;基于有限元原理,建立了考虑滑移效应的悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统分析模型,并编制了计算机求解程序;研究了滑移效应对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力特性及钢混组合轨道梁低频噪声的影响规律,其主要内容如下:(1)针对新型钢混组合轨道梁的力学行为特点,基于薄壁约束扭转理论及有限元原理,提出一种可考虑滑移效应、截面翘曲及扭心、剪心分离的新型钢混组合轨道梁计算模型,推导了新型钢混组合轨道梁动能、弹性势能及阻尼力势能表达式。基于多体动力学理论,通过消减刚体耦联自由度,建立了具有16个独立自由度的悬挂式单轨车辆模型,并推导悬挂式单轨车辆模型的动能、弹性势能及阻尼力势能表达式。(2)在继承传统盘式接触关系优点的基础上对其进行改进,提出一种可考虑轮胎变形的新型盘式轮轨接触关系。基于新型盘式轮轨接触关系,建立了轮对中心运行轨迹的计算流程及公式。在钢混组合轨道梁、车辆能量方程及新型轮轨接触关系的基础上,利用Lagrange运动方程建立了考虑滑移效应的悬挂式单轨交通轨道梁-车辆耦合系统运动方程。基于VB6.0程序开发平台,利用Wilson-θ法编制电算求解程序。探索了轮胎变形对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力响应的影响规律。(3)在考虑滑移效应的钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力分析模型及考虑轮胎变形的新型轮轨接触关系的基础上,利用自编的计算机求解程序,研究了滑移效应、轨道梁曲线半径、行车速度及车辆载重对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力特性的影响规律。(4)在考虑滑移效应的悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统计算模型的基础上,建立了地震激励下考虑滑移效应的悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统的振动方程;编制了地震激励下的悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统求解模块;研究了地震激励条件下滑移效应对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力响应的影响规律及轨道梁曲线半径、行车速度及车辆载重对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力响应的影响规律。(5)利用声学的一般理论,在考虑滑移效应的悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统分析模型的基础上,编制了悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁低频辐射噪声分析程序;研究了滑移效应、车速及车辆载重对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁低频辐射噪声的影响规律。本文的研究结果表明,滑移效应的存在对悬挂式单轨交通钢混组合轨道梁-车辆耦合系统动力特性及钢混组合轨道梁低频噪声具有显著的影响,在设计及实践中应给予其足够的重视。
  • 【分类号】:U211.5
  • 【学位名称】:博士
  • 【导师名称】:朱尔玉
  • 【学位授予单位】:北京交通大学
  • 【学位年度】:2019
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