中低速磁浮车辆—轻型道岔钢梁耦合振动研究 (1)

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1、国内图书分类号：U237密级：公开国际图书分类号：629西南交通大学研究生学位论文中低速磁浮车辆—轻型道岔钢梁耦合振动研究年级二〇一五级姓名李苗申请学位级别工程硕士专业交通运输工程指导老师罗世辉教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U237U.D.C:629SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisRESEARCHONCOUPLINGVIBRATIONOFMID-LOWSPEEDMAGLEVVEHICLEONLIGHTSWITCHSTEELBEAMGrade:2015Candidate:LiMiaoAcadem

2、icDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:TransportationEngineeringSupervisor:Prof.LuoShihuiMay,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密

3、，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1、针对某中低速磁浮道岔主动梁实际结构，利用HyperMesh建立了跨中带竖向支承的变截面连续钢结构梁的壳单元有限元模型，采用ANSYS计算了主动梁在不同约束条件下的自振特性；2、利用多体动力学SIMPACK软件，建立了在轻型道岔钢梁上的中低速磁浮车辆刚柔耦合动力学模型；3、研究了车速、空气弹簧布置方式、主动梁质量、主动梁刚度等因素对中低速磁浮车辆—轻型道岔钢梁上耦合振动的影响。本人郑重声明：所呈交的

4、学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要中低速磁浮采用电磁悬浮方式支撑，需要悬浮控制系统通过主动控制保持额定的悬浮间隙，如果不能有效抑制车辆和轨道梁的耦合振动，列车就无法保持正常悬浮，它与车辆结构、悬浮系统、线路条件等因素密切相关，是多种因素综合作用的结果。道岔是中低速磁浮列车线路的薄弱环节，中低

5、速磁浮车辆在轻型道岔钢梁上的通过性能直接关乎车辆稳定运行及乘坐舒适性，因此开展车岔耦合振动研究具有重要意义。本文总结了磁浮技术发展历程与车轨耦合振动研究概况，分析了常导磁吸式中低速磁浮车辆及其换线设备轻型道岔钢梁的工作原理与结构特征；建立了某变截面、钢结构、跨中带竖向支承的中低速磁浮道岔主动梁三维有限元模型，计算了道岔主动梁在不同约束条件下的自振特性；同时利用ANSYS对主动梁开展了自由度缩减的子结构分析，利用其结果，在多体动力学软件SIMPACK中建立了车岔刚柔耦合动力学仿真模型，其中车辆模型考虑了空簧中置、空簧端置两种方案。利用建立的模型，研究了车速、空气弹簧布置方

6、式、主动梁质量、主动梁刚度等因素对中低速磁浮车辆在轻型道岔钢梁上的耦合振动。得出的主要结论如下：1)两跨连续主动梁跨距较小，一阶垂向自振基频较正线高，弹性约束条件下计算得到的主动梁一阶垂向弯曲频率与工程实际应用中跨中带竖向支承条件主动梁最低垂向自振频率接近，表明本文所建的主动梁三维壳单元有限元模型较为合理；2)车速对车岔耦合振动性能影响明显，在30km/h过岔速度范围内，速度越低，耦合振动现象越明显。车辆以较快速度过岔时，通过性能较好。在60km/h~80km/h过岔速度范围内，悬浮力对主动梁激励的中心频率与主动梁主频率较为接近，主动梁的最大振动加速度较大；3)主动梁垂

7、向变形主要受外载荷及自身结构参数的影响，两种空簧布置方式下道岔主动梁各考察点的垂向变形没有明显区别。两种空簧布置方式下，车体最大垂向、横向振动加速度均对低速过岔工况较为敏感，过岔速度较快时无显著区别。在给定的10个过岔速度工况下，两种空簧布置方式对应的车体最大振动加速度均满足相关标准对乘坐舒适性的评价要求；4)车辆在质量较轻的主动梁上运行时，主动梁更易受到外界激励的影响，主动梁质量的变化对车岔耦合振动性能影响较大，随着主动梁质量的降低（增大），其一阶主频率相应有所提高（降低）；5)主动梁刚度的变化对车岔耦合振动性能也有较大的影响，随着主动