文摘

科学描述的动态力学特性的橡胶垫在铁路紧固件及其影响下的动态响应vehicle-rail-viaduct系统,把橡胶垫的铁路下WJ-7B高速铁路(高铁)和恒定电阻为例,TFDV模型适用于描述的粘弹性橡胶垫和理论模型的动态耦合vehicle-rail-bridge也进行了研究。结果表明,橡胶垫的储能模量和损耗因子在铁路显示曲面与frequency-temperature的变化关系。在一定频率/温度范围,储能模量和损耗因子下的橡胶垫铁的增加与减少温度和频率的增加,低温对动态参数的影响是更重要的。随着温度的降低,最小值的动态灵活性降低,频率转向高频率和相应的极端。粘弹性动态特性下的橡胶垫铁主要影响车辆子系统的动态响应和铁路桥子系统。橡胶垫与环境温度的降低,功率谱曲线的主要频段的结构变化频率高。

1。介绍

高速铁路(高铁)作为有效的解决方案来减少私人交通,提高公共交通,以及重组城市区由于其高负载,速度快,安全性高,和舒适。在中国高铁发展迅速(1- - - - - -3]。因为高架轨道交通可以占用更少的土地和可以更可靠地控制的长期沉降基础,有良好的平滑和稳定的线(4,5]。高速列车在桥上运行时,轮轨系统振动严重由于不规则性和传播的轨下基础,这将导致vehicle-track-bridge的振动系统,从而导致操作质量和使用寿命的变化(6]。确保高质量的高速铁路,高速铁路经常使用铁路紧固件具有更高的灵活性。紧固件不仅是一个必要的铁路结构连接设备,但也是一个轨道减振的作用。主要的组件,提供了减振性能是under-rail紧固件的橡胶垫。先前的研究在国内外vehicle-track-bridge系统的振动,动态力学参数(刚度、阻尼)的铁路橡胶垫下通常采用固定值(7- - - - - -10]。因为underrail橡胶垫组件包含橡胶高分子材料,其力学性能参数下的动力不是常数。根据文献[11- - - - - -15)、橡胶高分子材料粘弹性(指橡胶材料的力学性能在环境温度等因素的影响下和激发频率也称为温度/频率动态特性)。这种动态力学特性会改变的动态力学参数underrail橡胶垫(16),这将影响vehicle-track-viaduct系统的振动响应。

相关研究的动态参数进行铁路紧固件。阴et al。17]分析了紧固件的频率变化特性的影响对轮轨振动和噪声的刚度基于vehicle-track耦合动力学理论和声学理论;王等人。18,19)使用数学方法和虚拟激励法来分析vehicle-rail垂直耦合随机振动考虑频率紧固件垫刚度的变化。粘弹性的影响动态特性的橡胶垫的垂直耦合振动vehicle-rail-viaduct系统还很少研究。

探讨粘弹性的影响下的橡胶垫vehicle-track-viaduct垂直耦合动力响应跟踪和准确地预测vehicle-track-viaduct系统的动态响应,本研究以underrail橡胶垫的高铁WJ-7B恒定电阻紧固件为例,建立了一个的粘弹性本构模型,全面考虑under-rail橡胶垫,并使用遗传算法来识别结构模型参数与分离相结合建立了本构模型参数模型和vehicle-rail-viaduct耦合振动频率域模型形成一个频域高架桥振动模型,该模型考虑了粘弹性动态特性的underrail橡胶垫。underrail橡胶垫的粘弹性效应vehicle-rail-viaduct系统的动态响应进行了研究。

2。Vehicle-Rail-Viaduct耦合模型

动态灵活性方法用于构造vehicle-rail-bridge耦合模型如图1。自从参数参与vehicle-track耦合振动的计算under-rail垫刚度和损耗系数,有必要模数值转换成一个刚度值根据材料的结构尺寸。计算如下: 在哪里kf指出了铁路和下的橡胶垫刚度一个和h意味着底部有效面积(根据实际支承面积的测量尺寸下的橡胶垫铁,有效面积减少30%的实际大小)和厚度的扣下的橡胶垫铁,分别。E年代储能模量的橡胶垫铁。


图1
vehicle-rail-bridge纵向耦合振动分析。

vehicle-rail-viaduct耦合动力学模型用于这个研究如图2。车辆系统使用的CRH380A高速高速列车,使用10-DOF纵向悬架模型的单一运输(20.]。铁路是简化无限长度得票率最高梁;轨道板和基础版本简化Euler-Bernoulli梁与自由结束,和桥是简化为一个简单的支持欧拉梁两端。紧固件,CA砂浆层,滑动层,和桥梁都视为离散的粘弹性支持单位(21]。该模型计算过程如图3。


图2
vehicle-rail-viaduct系统的子系统。

图3
计算流程图。
2.1。车辆振动模型

一个车厢的垂直振动方程如下: 在哪里 意味着马车的质量矩阵; 代表了马车的阻尼矩阵; 表明马车的刚度矩阵; , ,和 显示的位移、速度和加速度的马车,分别 表示轮轨力。

分离变量(2)应当取得 (在哪里βω]意味着车轮的动柔度矩阵在轮轨接触点和Zω)代表了车轮的垂直位移矩阵。

2.2。Track-Viaduct纵向耦合振动模型

铁路高架桥耦合系统主要包括钢rails,轨道板、底板、箱梁。紧固件连接铁路和轨道板,CA砂浆连接跟踪板和底板,和滑动层基板和框梁连接。箱型梁支持轴承安装在码头上。

铁路是简化的得票率最高梁,其动态灵活性如下(22]:

钢轨的振动位移如下: 在哪里 轮轨力的手段 轮对; 轮对的数量;Ffn意味着nth紧固件的力量;和N意味着某些铁路紧固件的数量与32米。

底座和支承板简化为两端自由Euler-Bernoulli梁,灵活性和动态如下: 在哪里 意味着nth形状的顺序模式x的位置,ωn代表了nth谐振角频率的免费欧拉梁,ω表示激励循环频率,η表明损耗系数,N描述了切断的秩序。

轨道板的位移: 在哪里Ffn意味着nth紧固件的力量,N意味着紧固件的数量,Fjm意味着n在CA砂浆层th离散弹簧力,米意味着离散弹簧的数量。

当计算的动态弹性基板,基板简化为两端自由Euler-Bernoulli光束及其动态灵活性如下: 在哪里 意味着nth模式的形状xth的位置, 表示nth顺序循环频率, 意味着圆频率,η意味着损失的因素,N意味着切断的秩序。

底板的位移 在哪里Fjm春天是离散的吗米thCA砂浆层,F古银春天是离散的吗hth滑动层,米离散弹簧的数量在CA砂浆层,然后呢H是在滑动层离散弹簧的数量。

高架桥是简化为简支欧拉梁,表示为和动态的灵活性 在哪里 意味着nth命令模式下简支梁的形状, 意味着nth共振频率,N意味着模式的数量, 意味着激发圆频率。

高架桥的位移如下: 在哪里F气意味着所施加的力的大小我th轴承,X气在高架桥上。

紧固件的力Ffn,砂浆层离散的支持力量Fjm,滑动层离散的支持力量F古银,轴承力F气如下: 在哪里Kf意味着复杂的扣件刚度;Kj意味着复杂离散弹簧刚度对CA砂浆层;Kz春天意味着滑动层离散复杂的刚度;和K问意味着复杂离散弹簧刚度对桥梁的支持。和某些复杂的刚度因素如下: 在哪里kfηf意思是紧固件的刚度和损耗系数,分别;kj,ηj代表CA砂浆层的刚度和损耗系数,分别;kz,ηz显示滑动层的刚度和损耗系数,分别;和k问,η问表示高架桥轴承的刚度和损耗系数,分别。

用(14)(5),(7),(9)和(11)可以获得

方程(14)可以写成矩阵形式: 在哪里 意味着结果的动态弹性刚度乘以复杂的铁路高架桥系统各结构层;{Z}意味着每一层的位移矩阵铁路高架桥系统;和{P}意味着负载矩阵。

从(15),铁路高架桥耦合系统的动态灵活性 在哪里Z结核病意味着位移铁路高架桥下轮轨力和耦合系统 表示动态灵活性代表铁路高架桥的位移单元耦合系统谐波的力量。

2.3。轮轨接触模型

假设轮轨接触是赫兹接触,kc意味着接触弹簧刚度系数;接下来的动态灵活性

2.4。虚拟激励法

本节计算vehicle-rail-viaduct随机动态响应通过虚拟激励法。假设第一个轮轨接触点不均匀,功率谱密度(PSD) ,和虚拟激励向量的两个轮对整个车厢

马车的相对位置和跟踪保持不变,并且跟踪不规则频谱移动沿着铁路车辆的速度,产生位移激励车轮和轨道之间。轮轨力可以计算如下:

结合(19)和(2)和(15),车辆的位移、跟踪和高架桥。通过位移响应 ,加速度是进一步派生和加速度响应 在哪里 和 分别意味着加速度和位移。

3所示。Underrail橡胶垫的粘弹性特征

数学模型通常是用来描述粘弹性阻尼材料的动态粘弹性。本研究应用恒定频率但变量温度测试方法获取测量数据,以便扩大通过频率温度高频域等效。频率温度依赖的粘弹性(TFDV)模型描述的动态力学性能underrail橡胶垫。

3.1。频率温度等效

在某些温度范围内,大多数共享相同的粘弹性阻尼材料动态力学特性之间的低温条件和高频条件。这样的频率温度转换关系是所谓的时间-温度等效(TTE) [23]。这样的可能性获得高频粘弹性阻尼材料的动态力学特性在较低温度下而不是在高频率,这是最艰巨的工具。TTE遵循 在哪里T年代意味着参考温度的值,T意味着测量温度, 意味着储能模量, 代表了能源消耗系数, 表示激励圆频率 表明转移因子(23]。

3.2。FVMP模型

分数沃伊特和麦克斯韦模式并行(FVMP)模型是一个高阶分数阶导数模型,可以准确地描述各种机械的动态力学特性参数underrail缓冲在一定频带。其时域本构方程(24)之前 在哪里 和 。 和 意味着FVMP模型的弹性参数, 和 代表的粘度参数FVMP模型, , ,和 表明分数阶导数。

改造后,分离(23)、储能模量、损耗模量和损耗因子了

3.3。TFDV(温度频率动态粘弹性)模型

本研究试图建立一个综合动态模型同时考虑温度变化和频率变化来分析并发振动频率和环境温度的影响。介绍了TTE FVMP模型首先,和替换(21)和(22)(24)和(25),分别导致了频率温度变化模型 在哪里 。

本构模型的示意图(TFDV模型)underrail橡胶垫于这项研究显示在图4。


图4
原理图的TFDV模型下的橡胶垫铁。
3.4。温度变量机械试验Underrail橡胶垫

under-rail的刚度和阻尼橡胶垫约占95%的紧固件系统,所以underrail的刚度和阻尼橡胶垫可以视为紧固件系统[的力学参数25]。Underrail橡胶垫主要提供紧固件的动态刚度和损耗系数。本文中的测试对象是underrail橡胶垫的高铁WJ-7B恒定电阻紧固件系统,如图5。

(一)
(一)
(b)
(b)
图5
WJ-7B紧固件系统:(a)铁路紧固件系统;(b) underrail橡胶垫。

测试使用EPLEXOR 500 n动态热机械分析仪(DMA,如图6德国嘉公司)生产的压缩试验。


图6
动态热机械分析仪。

样例是一个气缸ø15毫米×ø10 mm,激励频率是2赫兹,静态应变控制在1.0%,动态应变为0.1%,控制和温度控制系统是用来调整测试环境温度−60°C到40°C,提取模量和损耗因子的测试值,最后得到的温度谱underrail橡胶垫,如图7。

(一)
(一)
(b)
(b)
图7
橡胶垫的DMA测试:(一)模量;(b)损失因素。
3.5。Underrail橡胶垫的动态特征
3.5.1。温度变异的动态特性Underrail橡胶垫

有三种形式的粘弹性阻尼材料在不同的温度下:玻璃,有弹性,粘性流动。随着温度的变化,相应的粘弹性阻尼材料的力学参数也会相应改变以不同形式。图7显示了DMA underrail橡胶垫的测试结果范围−60,40°C。

在图7在低温下,underrail橡胶垫在玻璃态行为,其储能模量价值大,慢慢地随温度的增加,和它的能量耗散模量随温度的增加;当温度上升时,材料的玻璃化转变区;在这个温度范围内,存储模量大幅减少,能量耗散模量大幅减少随着温度的增加在达到峰值温度的能量耗散模量(−50.7°C)。当温度上升到一定范围时,模量下的橡胶垫铁的价值往往是稳定的,这个状态是在橡胶状态。

下的橡胶垫铁的损耗因子峰值在玻璃化转变温度 (−45.7°C)。当温度小于 ,损耗因子增加温度的急剧增加。当温度大于 ,的损耗系数大幅降低,下降的速度逐渐减慢。当温度上升到一定范围内,损耗因子的值趋于稳定。玻璃化转变温度 (−45.7°C)的underrail橡胶垫获得的测试数据和相应的损耗系数是0.55。

在一定温度范围内,温度变化underrail橡胶垫的测试值显示明显的低温敏感性和高温稳定性。在低温条件下,力学性能的underrail橡胶垫与变化直接相关的机械响应车辆,轨道,和桥梁子系统。

3.5.2。频变Underrail橡胶垫的动态特性

(1)频率温度等效。获取频变粘弹性动态特性,结合DMA温度扫描测试和频率温度等效的原则,underrail动态性能的橡胶垫。铁路橡胶垫下的频变力学特性时,参考温度是20°C为例。图8显示了频率相关系数值和频率温度等效治疗后损耗系数的参考温度underrail橡胶垫是20°C。

(一)
(一)
(b)
(b)
图8
比较拟合数据和测试数据的橡胶垫:(一)模量;(b)损失因素。

(2)频域数据模型拟合。确保数据多目标函数的拟合精度,频域离散数据中获得(1)配备了高阶分数阶导数FVMP模型,和FVMP模型参数识别结合遗传算法。模型参数如表所示1。为了验证模型的拟合效果,本文比较了频域离散的动态参数数据undertrack橡胶垫FVMP模型的拟合曲线,如图8。

表1
模型参数的underrail橡胶垫。

图8显示测试值之间的比较的模值和损耗系数underrail橡胶垫和FVMP参数模型的拟合曲线。在图8(一个)模量的值和损耗系数的underrail橡胶垫增加频率的增加,增加的幅度逐渐减慢。在图8 (b)的频域离散动态参数值underrail橡胶垫与FVMP参数模型模拟值进行比较。FVMP参数模型可以更好地描述其模值的频率变化趋势和损耗系数,表明FVMP模型能准确反映橡胶垫在脱轨的频率变化特征。

3.5.3。通过TFDV模型表征Underrail橡胶垫

基于TFDV模型,温度变化(−−30日20)°C处理underrail橡胶垫的测试数据;结合FVMP模型参数确定的遗传算法,三维动态的频率温度变化underrail橡胶垫的储能模量和损耗因子可以获得;参见图9。

(一)
(一)
(b)
(b)
图9
三维图粘弹性动态特性的橡胶垫在铁路:(一)储能模量;(b)损失因素。

在图9、储能模量的值和损耗系数的underrail橡胶垫TFDV模型显示特征曲线关系frequency-temperature变化;在一定频率/温度范围,储能模量的价值underrail橡胶垫和损耗系数与降低温度和增加频率增加。underrail橡胶垫的动态参数有明显的温度和频率的依赖,和低温的影响的动态参数更意义的储能underrail橡胶垫。粘弹性模量的动态属性说明underrail橡胶垫的特点是刚性低温高温/高频率和软/低频率。

4所示。粘弹性的影响Undertrack Vehicle-Track-Bridge系统上的橡胶垫

4.1。计算条件

计算条件见表2和3。

表2
参数的CRH380A高速高速火车。
表3
track-bridge结构的动态参数。

跟踪不规则采用德国光谱(波长[100]米),如图10的低频动态响应vehicle-rail-bridge系统可以计算,而当佐藤光谱波长(< 1 m)用作短波频谱不规则,vehicle-rail-bridge的高频动态响应系统计算;本研究使用德国低干扰频谱和佐藤光谱跟踪不规则励磁(26]。


图10
不规则频谱。

德国的谱密度函数,它被定义为 低干扰频谱的使用,和参数 = 4.032e−7 m·rad,ωc= 0.8246 rad / m,ωr= 0.0206 rad / mω年代= 0.4380 rad / m。

佐藤谱密度的定义是 在跟踪的表面状况良好,一个= 0.065,N= 3.06。

4.2。结果分析

频率变化的影响参数underrail橡胶垫在vehicle-rail-bridge耦合系统的动力响应环境温度20°C,−20°C,和−30°C,表所示4。根据underrail储能模量的橡胶垫的DMA测试和外部维度的测试材料,储能刚度和损耗系数underrail橡胶垫的温度变化值在不同的温度下可以转换,和相应的频率温度等效治疗可以用来获得频率变化的数据。

表4
温度/频率特性计算条件。
4.2.1。准备在动态粘弹性的影响Underrail橡胶垫的灵活性

分析粘弹性动态特性的影响的underrail橡胶垫的动态灵活性vehicle-track-bridge系统,有必要分析的动态灵活性vehicle-rail-bridge耦合系统和铁路两用桥下的温度变化特征underrail橡胶填充这个纵向系统的衰减速度。加载单元简谐力在方向盘上,和获得的位移是车轮的动态灵活性;当在铁路单位简谐力加载;获得的铁路桥系统位移铁路桥系统动态的灵活性。

(1)Vehicle-Rail-Bridge动态灵活性振幅和相位。基于显而易见的轮轨接触位置的振动响应,分析了系统的动态灵活性第一轮轨接触位置。在频率变化条件下的橡胶垫在不同环境温度下,动态灵活性vehicle-rail-bridge系统的振幅和相位数据所示11−14。

(一)
(一)
(b)
(b)
图11
动态合规vehicle-track-bridge系统的振幅和相位与橡胶垫20°C:(一)振幅;(b)阶段。
(一)
(一)
(b)
(b)
图12
动态合规vehicle-track-bridge系统的振幅和相位常数抵抗弹性垫−20°C:(一)振幅;(b)阶段。
(一)
(一)
(b)
(b)
图13
动态合规vehicle-track-bridge系统的振幅和相位常数抵抗弹性垫−30°C:(一)振幅;(b)阶段。
(一)
(一)
(b)
(b)
图14
振幅和相位的动态弹性橡胶垫car-rail-bridge系统在不同温度下:(一)振幅;(b)阶段。

从数据11- - - - - -13,动态的灵活性轮在1赫兹是最大的,它对应于汽车的二级悬架的固有频率。在频率范围[200]赫兹,轮子的动态灵活性逐步减少随着频率的增加;的动态弹性接触弹簧被认为是常数;铁路桥动态灵活性的峰值在5赫兹的一阶固有频率对应于桥梁支座系统。

在图11下面的频带,总动态灵活性25 Hz主要受轮子。总动态灵活性频带[120]赫兹主要由车轮和track-bridge动态灵活性。总出现在动态灵活性59赫兹的最小值。总动态灵活的频带(120、200)赫兹主要受track-bridge动态灵活性。

在图12下面的频带,总动态灵活性30 Hz主要受到的动态灵活性轮子。总动态灵活性频带[150]赫兹主要由车轮的动态灵活性和铁路桥。总75赫兹动态灵活性似乎非常小。总动态灵活的频带(150、200)赫兹主要受track-bridge动态灵活性。

在图13下面的频率范围,总动态合规40 Hz主要受轮子。频率范围的总动态合规[170]赫兹主要由车轮和track-bridge动态合规。总动态合规似乎至少在93赫兹。的总动态合规频带(170、200)赫兹主要受track-bridge动态合规;轮子的动态遵从性的振幅和频率对应于最小值点的track-bridge总量的动态合规是相等的,和阶段是相反的;这个频率是铁路桥系统的固有频率。

在图14,总动态合规振幅曲线和相位曲线在不同的温度下频带低于25 Hz基本上一致。这是因为总顺应性在这个频段主要由车轮动态灵活性,以及underrail橡胶垫的粘弹性影响车轮运动。最小值点的主要频率和相位三总动态灵活性的主要频率曲线转向高频率的降低温度。这是因为温度越低,刚度越大的橡胶垫在铁路,导致铁路两用桥系统的整体刚度大。

(2)轨道衰变率(TDR) Track-Bridge系统。单位简谐力是应用于轮轨接触点1,在轮轨接触点和响应3称为传输动态轮轨接触点1和3之间的灵活性。本节将使用传输动态合规衰变率来描述track-viaduct关系,即。,之间的关系的动态灵活性桥跨度起源和动态的灵活性;热带病研究和培训特别规划的结构(27)表示为 在哪里z0时接触点1的位移单位简谐力是应用于轮轨接触点1和z我是接触点的位移3当单位简谐力是应用于轮轨接触点1。

图15显示了TDR track-bridge系统的温度/频率变化条件下undertrack橡胶垫。


图15
热带病研究和培训特别规划track-bridge系统。

在图15在频率范围0 122 Hz, track-bridge的热带病研究和培训特别规划系统随温度的降低而减小;即降低温度在这个频段增加沿着track-bridge系统纵向振动的传播,导致振动由于节能。沿着track-bridge系统减少垂直传播;在频率范围(181、200)赫兹,track-bridge热带病研究和培训特别规划的系统温度的增加而降低;即降低温度在这个频段导致振动沿着track-bridge系统,而纵向传输减少。由于能量守恒,沿着track-bridge振动系统的垂直传播增加;热带病研究和培训特别规划谱图的变化趋势track-bridge系统在不同的温度下基本上是相同的。

总而言之,underrail的粘弹性橡胶垫有一定影响的总动态灵活性和热带病研究和培训特别规划铁路两用桥系统。温度越低,最小值越小的动态灵活性,和最小值的频率的动态灵活性将转向高频率。这是由于刚度的增加橡胶垫在铁路由于温度的降低,导致整个track-bridge系统刚度增加;在低频段,温度下降引起的热带病研究和培训特别规划track-bridge系统减少;即纵向振动的传播沿track-bridge系统增加和垂直传播减少;在高频段,温度降低导致track-bridge系统的振动传播的衰减率增加;即纵向振动的传播沿track-bridge系统减少和增加垂直传播。

4.2.2。橡胶垫的粘弹性效应的随机振动Vehicle-Track-Bridge系统

本节将使用虚拟激励法计算的随机动力响应vehicle-rail-bridge系统350 km / h的速度。

(1)垂直轮轨力。图16显示了轮轨力的频谱underrail橡胶垫在不同的温度下。准确地分析粘弹性的影响underrail橡胶垫的轮轨力、轮轨力的主要峰值和相应的峰值频率图16提取;见表5。


图16
轮轨力振幅。
表5
轮轨力峰值和峰值频率。

从图16和表5的变化趋势,轮轨力振幅计算underrail橡胶垫在不同的温度下是一致的。一般来说,基本上是没有区别的轮轨力计算频段25 Hz以下。频率范围的差异[200]赫兹更明显;轮轨力的主峰频率振幅曲线的频率范围(85)赫兹,有关的耦合振动轮和track-bridge;跟踪下的橡胶垫的刚度随温度的降低而减小。因此,峰值频率对应的主要峰值轮轨力转移到高频,这表明,高频轮轨力的振幅随温度的降低。

(2)车身振动加速度功率谱密度。图17显示了车体的加速度PSD点头和起伏underrail橡胶垫三个温度。

(一)
(一)
(b)
(b)
图17
时的车身振动加速度功率谱(a)马车上下振动和(b)马车点头。

提取峰值PSD的车身点头和起伏振动加速度图17和相应的峰值频率;见表6。

表6
车身加速度功率谱峰值和峰值频率。

在数据(17日)和17 (b),车辆的身体起伏/点头加速度功率谱曲线计算不同环境温度下的underrail橡胶垫基本上重叠,主要在以下频段10赫兹;从表6,车辆的身体起伏振动加速度在不同的工作条件。在这种情况下,首先计算主要频率是1赫兹,对应的最大峰值为0.4087 (m / s2)2/ Hz,最低峰值0.4084 (m / s2)2/ Hz,两者的区别仅为0.07%。第二个主要的频率都是5赫兹,对应的最大峰值为0.06800 (m / s2)2/ Hz,最低峰值0.06700 (m / s2)2/ Hz,两者的区别仅为1.5%,可以忽略;汽车车身的点点头。第一个优势频率的振动加速度计算不同工况下是1赫兹,对应的最大峰值为0.01041 (m / s2)2/ Hz,最低峰值0.01039 (m / s2)2/ Hz,两者的区别仅为0.2%;第二个主要是7赫兹频率,相应的最大峰值为0.0081 (m / s2)2/ Hz,最低峰值0.0079 (m / s2)2/ Hz,两者的区别仅为2.5%,可以忽略,不计算;因此,underrail橡胶垫的粘弹性动态特性基本上没有对车身的动态响应的影响。

(3)轮对和轨道振动加速度功率谱密度。轮轨直接接触的动态响应规律是相似的。本文所说的在一起进行分析。图18显示了计算的轮对和轨道振动加速度功率谱密度在不同温度下的橡胶垫铁。

(一)
(一)
(b)
(b)
图18
功率谱的温度/频率变量轮组和铁路弹性缓冲垫的加速度恒定电阻:(一)轮副;(b)铁路。

提取更明显的峰值和相应的功率谱的峰值频率轮集和rails在图18和表7和8。

表7
轮对功率谱峰值和峰值频率。
表8
功率谱峰值和峰值频率的铁路。

从图(18日)和表7轮副的功率谱加速度的underrail橡胶垫在不同环境温度下没有明显差异的频率范围内25赫兹;55到85赫兹之间的峰值频率;随着温度降低,轮副的加速度功率谱的峰值频率逐渐增加;在低频段在61赫兹,温度越低,越小轮副的振幅振动加速度功率谱;在高频段(81、200)赫兹,温度越高,越低轮副振动加速度功率谱振幅;这类似于轮轨力振幅曲线法。

从图18 (b)和表8轨道振动加速度的功率谱在不同环境温度下没有明显差异的频率范围内20赫兹;峰值频率是55和98赫兹之间。随着温度降低,峰值频率的铁路加速度功率谱曲线逐渐增加;在低频阶段在66赫兹,温度越低,越小的振幅铁路振动加速度功率谱;在85年[200]赫兹频段高,温度越低,越高的整体振动加速度功率谱密度的上轨。

underrail橡胶垫的粘弹性动态特性影响车辆系统和铁路的随机动力响应。underrail橡胶的粘弹性垫对低频加速度几乎没有影响PSD曲线的车身,轮轴和铁路,因为车辆的动态响应系统和铁路和总vehicle-rail-bridge系统的灵活性是密切相关的。在低频段,总动态灵活性主要由车轮动态灵活性,而underrail橡胶的粘弹性垫对车轮动态灵活性没有影响;underrail的粘弹性橡胶垫影响轮轨力和轮对。某些橡胶垫的影响在中、高频率范围的PSD铁路是显而易见的。随着温度降低,峰值频率的PSD增加;在较低频率范围内,温度越低,功率谱振幅将越小;在频带越高,温度越高,功率谱振幅就越大。

5。结论

本文结合TFDV模型underrail橡胶垫和vehicle-track-bridge垂直耦合频域分析模型,它使用德国光谱和佐藤频谱不规则。结论总结如下:(1)温度变化underrail橡胶垫的测试值显示明显的低温敏感性和高温稳定在一定的温度范围内;到存储的underrail橡胶垫TFDV模型、能量模值和损耗系数与frequency-temperature显示曲线的关系变化;在一定频率/温度范围,储能模量的值和损耗系数underrail橡胶垫降低温度和增加的频率。(2)温度越低,最小值越小的动态灵活性;和最小值的频率的动态灵活性高频率变化。在低频段,温度下降引起的热带病研究和培训特别规划track-bridge系统减少;即沿track-bridge纵向振动的传播系统的增加,垂直传播减少;在高频段,温度降低而的动态灵活性热带病研究和培训特别规划track-bridge系统增加;沿着track-bridge即动态灵活性降低系统的纵向传播,提高了垂直传播。(3)橡胶垫的粘弹性动态特性对振幅的影响甚微的车身振动加速度功率谱。以来的总弹性vehicle-rail-bridge系统密切相关,其动态响应,车轮在低频率范围主要是确定总的灵活性。下的橡胶垫铁的粘弹性对轮子的动态灵活性没有影响;中小学悬架的车辆消散大量的低频振动能量传递到车身。(4)underrail粘弹性动态特性的橡胶垫有相同的影响轮轨力、轮对和轨道振动加速度功率谱。随着温度降低,峰值频率的功率谱曲线逐渐增加;在低频段,温度越低,功率谱振幅将越小;在频带越高,温度越低,功率谱振幅就越大。underrail的粘弹性橡胶垫也有类似的影响track-bridge的振动系统。的环境温度underrail橡胶垫减少,占主导地位的频带的功率谱曲线转移到高频率。

数据可用性

数据可从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作得到了国家自然科学基金(批准号51968025和51968025),江西省自然科学基金重点项目(批准号20192 acbl20009),江西的关键研究和发展计划(批准号中国的20181 bbe50013)。