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《基于Sato模型的轮轨非线性稳定性与分岔研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、基于Sato模型的轮轨非线性稳定性与分岔研究高学军1,2,李映辉1,高庆1,翟婉明3,彭阳华4(1.西南交通大学应用力学与工程系,四川成都610031;2.安徽建筑工业学院土木工程学院,安徽合肥230022)3.西南交通大学列车与线路研究所,四川成都610031;4.西南交通大学外国语学院,四川成都610031)摘要:基于Sato半车轮轨耦合动力学模型，采用Hertz非线性接触理论来模拟轮轨接触力，导出轮轨耦合非线性动力学模型的状态方程，采用自适应变步长Runge-Kutta法求解状态方程，可得到了轮轨系统各部件
2、位移、速度、加速度等随车辆运行速度的变化规律及车辆失稳的临界速度。数值结果表明该方法不仅可以得出系统的失稳临界速度，而且可以观察到各部件的振动情况和失稳形态。关键词:Sato模型,分岔,稳定性,非线性.中图分类号:O317文献标识码:AStudyofWheel/RailNonlinearStabilityandBifurcationBasedonSatoModelGaoXue-jun1,2,LiYing-Hui1,GaoQing1,ZhaiWanming3,PengYanghua4(1.DepartmentofA
3、ppliedMechanicsandEngineering,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China,2.CollegeofCivilEngineering,AnhuiInstituteofArchitecture&Industry,Hefei230022,China,3.Train&TrackResearchInstitute,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China,4.CollegeofForeign
4、Languages,SouthwestJiaotongUniversity,Chengdu610031,China)Abstract:BasedontheSato'scouplingdynamicmodelwhichdominatestheverticalvibrationofwheel/railandontheassumptionthattheHertznonlinearcontactforceisadoptedtosimulatethewheel/railinteractions,thestateequati
5、onsofthewheel/railcouplingnonlineardynamicmodelarederived.Theself-adaptedRunge-Kuttamethodisusedtosolvethestateequations,andthechangeruleofoveralldisplacements,velocitiesandaccelerationsofallpartswhichchangedwiththevehiclespeedareinvestigatedandthecriticalspe
6、edwhichdescribesthedynamicstabilityofvehicle-tracksystemisobtained.Thenumericalresultsshowthatthemethodnotonlycanobtainthecriticalspeed,butalsomayhavetheoverviewofthevibrationandinstabilityofallparts.Keywords:Satomodel,bifurcation,stability,nonlinearity.1引言高速
7、铁路运输是交通运输中一个很重要的组成部分，如何提高机车车辆的三大指标：运动稳定性、运行平稳性、曲线通过性能，是研制高速机车车辆的关键，其中列车系统的稳定性直接影响列车允许的最高运行速度。高速列车则需要列车具有更高的失稳临界速度，列车系统失稳将影响到其运行平稳性和旅客的乘坐舒适性，甚至会引起脱轨安全事故。对于车辆非线性系统的稳定性和分叉的研究，国内外近年来也开展了些研究工作[1～4]，甚至涉及到混沌运动。如文献[2]基于常微分方程的一次近似理论和Hopf分岔理论来求失稳临界速度，文献[4]则研究了具有滞后非线性悬挂
8、的转向架的Hopf分岔与运行稳定性。在机车车辆系统中，为了分析机车车辆通过轨道时轨道的振动特性，各国学者建立了许多模型[5]，这些模型的一个共同特点是不管把车辆模型建得如何复杂，但把轨道结构简化成一个刚体或具有刚度和阻尼的支承面，同时把轨道上的不平顺作为激励输入该系统，以此来确定车辆的动态性能，选择振动参数及评价运动性能等。其中，日本学者Sato提出了用于车辆和轨道结构振
