高速列车底板气动效应研究

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1、学校代码：密级：公开硕士学位论文高速列车底板气动效应研究作者姓名杨社腾学科专业载运工具运用工程指导教师王曦教授培养院系机械与电子控制工程学院二零一五年三月如交乂孳硕士学位论文髙速列车底板气动效应研宄作者：杨社腾导师：王曦北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的

2、复印件和磁盘。学校可以为存在馆际合作关系的兄弟高校用户提供文献传递服务和交换服务。保密的学位论文在解密后堉用本授权说明）学位论文作者签名导师签名：签字曰期年月曰签字曰期牵月曰学校代码：公幵：密级北京交通大学硕士学位论文高速列车底板气动效应研宄作者姓名：杨社腾学号：导师姓名：千曦职称：教授学位类别：硕士：工学学位级别学科专业：载运工具运用工程研究方：结构强度北京交通大学年月致谢转眼即将告别自己的研究生生涯，即将告别自己的母校。这一路走来，自己成长都离不开北京交通大学结构强度实验室的老师们、同学们的关怀

3、与帮助。首先感谢我的导师陳基龙教授。谢老师严谨的治学态度，渊博的学识，还有独特的人格魅力，深深的影响着我。到现在都不敢相信谢老师与世长辞，研究生与您相处的一点一滴历历在目，您的为人，学识，洒脱⋯⋯足以令我学习一辈子，师恩难忘，益教难求，谢老师您那慈祥的笑容，一直都在。安息吧我最敬爱的谢老师。在论文研究的过程中，李强教授、王文静教授、王曦教授都给我了耐心的指导，包括模型的建立、数据的分析等方面。还有邹骅、王斌杰、杨广雪等老师，每次参与你们的试验都能使自己收获颇多。在此，对你们表达诚挚的谢意。感谢结构强

4、度实验室的徐宁博士，在论文中运动方程的求解等方面给了我很多帮助，刘业博师姐在气动载荷方面的分析给我了很多指导，还有赵方伟师兄在瞬态动力学分析方面的指导。实验室的胡伟钢、李四春、陈佳棋、韩朝霞等人，论文的完成离不开与你们的探讨。感谢实验室的王金莎、王燕师妹在有限元方面给予的技术支持。最后，感谢我的家人，在外求学十余载，未能常伴你们左右，感谢你们的包容与支持，你们辛苦了。摘要摘要摘要：车下吊装的封闭设备舱为一细长箱型结构，大型设备均安装在内，外部封盖裙板、底板，其结构损伤是高速列车运行安全的重大隐患。随

5、着高速列车运行速度的提高，且伴随着客运专线上密集的隧道群，地面气动效应更加明显，有必要对车体上的底板等壁板结构的气动效应进行研宄。鉴于颤振等一些气动弹性现象具有较强的结构破坏能力，引起一些非期望的振动，从而引发疲劳问题，所以高速列车的底板等壁板结构与飞行器的设计一样，在亚声速范围内需要进行颤振排除。‘本文基于不可压缩气体的定常势流理论，建立气动载荷作用下壁板的运动方程，分别采用里兹伽辽金法、微分求积法对运动方程进行离散，并编程求解，判断壁板结构的稳定性；最后釆用广法对壁板结构进行时域求解，得到壁板失

6、稳时的位移响应、频域响应特性。根据流固耦合理论，利用建立三维壁板的流固耦合模型，计算得到三维壁板的失稳速度，壁板在不同来流速度下的位移、压力响应，与理论计算结果进行对比分析，验证方法的适用性。通过在更高速度试验列车底板、裙板等位置布置的压差传感器，测得列车地面气动效应的数据，研究不同速度等级、不同运营工况（通过串联隧道群）设备舱壁板结构上的压差变化规律及载荷特征。基于实测气动载荷对设备舱底板进行瞬态动力学分析，得到底板在通过隧道时的应变、位移响应，通过位移响应判断底板的气动稳定性。分析底扳上的应力与

7、气动载荷之间的关系，定性的分析列车通过连续隧道对底板结构的损伤影响。本论文对高速列车底板结构的气弹特性研究提供了一种思路，对优化车下设备舱壁板结构的设计、确保行车安全具有重要的工程意义和学术价值。关键词：底板；气动弹性；颤振；流固耦合；气动效应ABSTRACTABSTRACTABSTRACT:Thecabinofhighspeedtrainisanelongatedbox-typestructure,largeequipmentareinstalledinsidethecabin，，：目录目录选题背

8、景及意义国内外研究现状分析壁板颤振流固耦合领域的研宄地面气动效应的研究：本论文的主要研宄内容高速列车底板气弹特性研宄运动微分方程的建立里兹伽辽金法求解微分方程系统稳定性判定准则两端固定底板的气弹稳定特性研宂悬臂板的气弹稳定性研究微分求积法求解微分方程微分求积法的基本原理偏微分方程的离散两种求解方法比较结构时域响应的数值求解方法两端固定壁板时域响应悬臂壁板时域响应结构频域响应分析小结气弹性问题的数值模拟分析方法计算流体力学的方法及理论的研究方法计算流体力学基本方程流固耦