扣件膠墊動(dòng)態(tài)幅頻變特性對(duì)高速輪軌動(dòng)力響應(yīng)的影響研究.pdf

1、鋼軌扣件系統(tǒng)中的彈性橡膠墊板，是無(wú)砟軌道結(jié)構(gòu)中具有彈性和阻尼性能的重要組成部件，其動(dòng)態(tài)力學(xué)性能對(duì)車(chē)輛與軌道系統(tǒng)振動(dòng)以及輪軌間相互作用都有重要的影響。已知表征彈性橡膠墊板動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的基本參數(shù)隨溫度、頻率變化，且與應(yīng)變幅值有關(guān)，因此，研究溫度、頻率、振幅對(duì)無(wú)砟軌道扣件系統(tǒng)中彈性墊板的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能的影響規(guī)律，進(jìn)而分析其對(duì)輪軌系統(tǒng)隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)，尤其是對(duì)高頻振動(dòng)的影響具有重要意義。
　　本文首先以350km/h時(shí)速無(wú)砟軌道系統(tǒng)中使用較多的

2、Vossloh300型扣件為測(cè)試對(duì)象，結(jié)合了非線性摩擦力模型的相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)了非線性摩擦力模型參數(shù)識(shí)別試驗(yàn)和定頻變溫試驗(yàn)，得到非線性摩擦力模型計(jì)算參數(shù)后，實(shí)測(cè)分析了在-60℃～20℃范圍內(nèi)考慮與不考慮摩擦力（幅變特性）后扣件膠墊儲(chǔ)能剛度與損耗因子隨溫度的變化規(guī)律，結(jié)果表明:隨溫度降低，摩擦力對(duì)扣件膠墊儲(chǔ)能剛度與損耗因子的影響均減小，但是摩擦力對(duì)損耗因子的影響要遠(yuǎn)大于對(duì)儲(chǔ)能剛度的影響。結(jié)合溫頻等效原理，得到扣件膠墊儲(chǔ)能剛度與損耗因子隨頻率

3、的變化規(guī)律，結(jié)果表明:隨著頻率升高，摩擦力對(duì)儲(chǔ)能剛度與損耗因子的影響減小，但摩擦力對(duì)損耗因子的影響大于對(duì)儲(chǔ)能剛度的影響。
　　對(duì)分?jǐn)?shù)階Zener模型的時(shí)域本構(gòu)關(guān)系式進(jìn)行變換，推導(dǎo)出頻域內(nèi)儲(chǔ)能剛度和損耗因子的表達(dá)式，分別對(duì)考慮與不考慮摩擦力下頻域內(nèi)扣件膠墊儲(chǔ)能剛度和損耗因子的變化曲線進(jìn)行擬合，得到分?jǐn)?shù)階Zener模型的計(jì)算參數(shù)。
　　基于輪軌動(dòng)力學(xué)的理論基礎(chǔ)，推導(dǎo)出非線性摩擦力模型與分?jǐn)?shù)階Zener模型應(yīng)用到車(chē)輛-軌道垂向系統(tǒng)

4、耦合動(dòng)力學(xué)中的計(jì)算公式，分析了扣件膠墊幅頻變特性對(duì)車(chē)軌垂向耦合系統(tǒng)時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)的影響規(guī)律，結(jié)果表明:(1)扣件膠墊的動(dòng)態(tài)幅頻變特性對(duì)行車(chē)安全性影響很大，考慮扣件膠墊的頻變特性后輪重減載率大幅增大，考慮幅變特性后可適當(dāng)減小輪重減載率最大值;(2)扣件膠墊的頻變特性能明顯增大輪軌間相互作用，幅變特性的存在能適當(dāng)減小輪軌相互作用幅度;(3)扣件膠墊的動(dòng)態(tài)幅變特性和動(dòng)態(tài)頻變特性對(duì)行車(chē)平穩(wěn)性的影響均很小，可忽略不計(jì);(4)非線性摩擦力模型中關(guān)鍵參

5、數(shù)x2減小和Ffmax增大對(duì)時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)的影響一致，其效果和扣件膠墊動(dòng)態(tài)幅變特性對(duì)輪軌垂向系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響效果類(lèi)似。
　　將時(shí)域動(dòng)力響應(yīng)的部分計(jì)算結(jié)果通過(guò)FFT變換和1/3倍頻不計(jì)權(quán)處理后，分析扣件膠墊的幅頻變特性對(duì)輪軌系統(tǒng)寬頻振動(dòng)的影響，結(jié)果表明:(1)忽略扣件膠墊的動(dòng)態(tài)幅變特性會(huì)人為增大膠墊的頻變特性，導(dǎo)致輪軌系統(tǒng)高頻部分動(dòng)力響應(yīng)增大;(2)扣件膠墊的動(dòng)態(tài)幅變特性能有效緩解由動(dòng)態(tài)頻變特性帶來(lái)的不利影響，尤其是對(duì)高頻部分的不利