车桥耦合系统垂向随机振动分析

摘要

随着现代高速铁路的发展，车桥耦合相互作用问题引起了各国学者的广泛关注。车桥耦合系统响应具有明显的随机性，引起车桥耦合系统随机振动的主要因素是轨道的随机不平顺，应用概率与统计的方法研究此类问题较为科学合理。然而传统随机振动分析方法的复杂低效限制了人们对车桥耦合系统进行随机振动研究。 本文在随机振动理论框架下，将虚拟激励法应用于车桥耦合时变系统的随机动力分析中，得到了一些有益结论，对车桥耦合系统的随机振动研究具有一定指导作用。本文的主要研究内容如下：
　　1.将车辆简化为移动质量弹簧模型，并考虑轮对的惯性力，推导了耦合时变系统随机响应的虚拟激励法。通过求解虚拟响应可得到系统响应的时变功率谱与标准差。采用MATLAB编制程序分析了移动质量弹簧模型作用下车桥耦合系统的随机响应特性。
　　2.采用10个自由度的两系悬挂垂向车辆模型，详细研究高速列车作用下车桥耦合系统的随机振动。考虑了由车轮间距所产生的轮轨间随机激励的时滞性，将轨道高低不平顺激励假设为均匀调制多点完全相干随机激励；然后根据虚拟激励法将其转化为一系列确定的虚拟激励，采用逐步积分法分离迭代求解系统的虚拟响应，进而求得系统随机响应的时变功率谱和标准差。采用MATLAB编制程序计算了系统的随机响应，研究了轮对惯性力、轨道不平顺导数项、桥上轨道不平顺调制函数、列车速度、轨道不平顺等级对系统随机响应的影响。