輪軌曲線尖叫噪聲的有限元研究.pdf

1、隨著高速鐵路和城市軌道交通的發(fā)展，我國迎來了鐵路行業(yè)發(fā)展的新紀元。但與此同時，出現了運行質量下降、線路惡化、噪聲增加等問題。尤其，輪軌噪聲的增加對乘客和周圍居民造成嚴重的影響，減少和控制輪軌噪聲的研究對鐵路行業(yè)的發(fā)展具有十分重要的意義。 通過研究曲線尖叫噪聲的機理來減少或控制輪軌曲線尖叫噪聲對研究者和工程師們說是一個活躍的課題。在文獻中，對鐵路曲線噪聲的研究手段十分有限。本文根據陳光雄教授提出的曲線噪聲預測方法，運用有限元方法對

2、輪軌系統(tǒng)進行了輪軌系統(tǒng)的運動穩(wěn)定性分析，發(fā)展了輪軌曲線尖叫噪聲的分析技術，大大提高了對輪軌曲線尖叫噪聲的認識。 論文首先建立了包括車輪、鋼軌和鋼軌支撐彈簧的有限元動力學模型。根據車輪通過小半經曲線時橫向蠕滑力飽和的實際情況，假設橫向蠕滑力等于摩擦系數乘以法向力，通過摩擦力耦合建立車輪和鋼軌耦合的動力學方程。對此動力學方程進行穩(wěn)定性分析，得出耦合系統(tǒng)動力學特征方程的復特征值。根據是否存在實部為正的復特征值，從而判斷系統(tǒng)是否有發(fā)生曲

3、線尖叫噪聲的趨勢。計算結果顯示，當輪軌摩擦系數比較大時，系統(tǒng)存在實部為正的復特征值，說明此時輪軌系統(tǒng)存在發(fā)生曲線尖叫噪聲的可能性。論文還探討了摩擦系數、支撐彈簧剛度、載荷、約束條件等參數變化對輪軌曲線尖叫噪聲的影響。仿真計算結果表明： (1)本文用有限元方法分析了由車輪、鋼軌和鋼軌支撐彈簧組成的輪軌系統(tǒng)曲線噪聲問題，計算預測到的曲線噪聲頻率與線路實測的噪聲頻率在同一個范圍，說明本文的方法可用于曲線尖叫噪聲的預測分析。 (

4、2)摩擦系數對輪軌曲線尖叫噪聲的產生有重要的影響，當摩擦系數越大時，出現復特征值的正實部越大，說明產生曲線尖叫噪聲的傾向就越大。 (3)輪軌曲線尖叫噪聲的產生具有模念耦合特點，即在復特征值實部開始出現正值的時候，與該特征值對應的模態(tài)頻率曲線重合在一起，即發(fā)生了模態(tài)耦合現象。 (4)軌道結構參數對輪軌曲線尖叫的產生有一定的影響，軌道整體剛度不是越大越好，也不是越小越好，對于不同的輪軌系統(tǒng)對應不同的軌道剛度，選擇合理的軌道剛