高速鐵路軌道動力學程序設計

目錄
“高速鐵路軌道工程叢書”序
前言
第1章軌道隨機不平順及數(shù)值模擬1
1.1軌道隨機不平順特征1
1.2軌道結構隨機不平順功率譜2
1.2.1美國軌道不平順功率譜3
1.2.2德國高速鐵路軌道不平順功率譜4
1.2.3日本軌道不平順Sato譜5
1.2.4中國軌道不平順功率譜5
1.2.5合—武客運專線軌道不平順譜7
1.3軌道結構隨機不平順的數(shù)值模擬11
1.4三角級數(shù)法12
1.4.1三角級數(shù)法112
1.4.2三角級數(shù)法212
1.4.3三角級數(shù)法313
1.4.4三角級數(shù)法413
1.5基于軌道不平順譜構建軌道隨機不平順樣本程序13
1.5.1程序簡介13
1.5.2程序模塊14
1.6軌道結構隨機不平順樣本14
1.7軌道局部不平順16
參考文獻17
第2章軌道結構動力分析的傅里葉變換法與程序18
2.1軌道結構連續(xù)彈性單層梁模型18
2.1.1傅里葉變換18
2.1.2快速離散傅里葉逆變換20
2.1.3Matlab快速離散傅里葉逆變換函數(shù)21
2.2軌道結構連續(xù)彈性雙層梁模型22
2.3有砟軌道結構連續(xù)彈性三層梁模型23
2.4基于傅里葉變換法的有砟軌道結構振動分析程序26
2.5有砟軌道結構振動分析26
2.6無砟軌道結構連續(xù)彈性三層梁模型31
2.6.1軌道隨機不平順的數(shù)值模擬32
2.6.2求解無砟軌道結構連續(xù)彈性三層梁模型的傅里葉變換法32
2.7無砟軌道結構振動分析33
參考文獻38
第3章軌道單元模型與軌道結構動力有限元方程39
3.1動力有限元概述39
3.2二維有限元梁單元模型42
3.2.1二維梁單元位移模式42
3.2.2二維梁單元特性矩陣43
3.3有砟軌道單元模型及動力有限元方程46
3.3.1基本假設46
3.3.2有砟軌道結構廣義梁單元模型47
3.4有砟軌道單元模型51
3.5板式軌道單元模型53
3.5.1基本假設53
3.5.2板式軌道單元模型54
3.6考慮軌道板接縫的板式軌道單元模型60
3.7板式軌道-橋梁單元模型61
3.7.1基本假設61
3.7.2板式軌道-橋梁單元模型61
3.8考慮梁端接縫的板式軌道-橋梁單元模型64
3.9移動軸荷載作用下軌道動力學模型65
參考文獻66
第4章車輛垂向振動模型及動力學方程68
4.1單輪附有一系懸掛的車輛模型68
4.2單輪附有二系懸掛的車輛模型70
4.3半車附有二系懸掛的車輛模型71
4.4整車附有二系懸掛的車輛模型73
參考文獻75
第5章車輛-軌道非線性耦合系統(tǒng)動力分析的交叉迭代算法與程序77
5.1車輛-軌道非線性耦合系統(tǒng)動力分析的交叉迭代算法77
5.2車輛-軌道非線性耦合系統(tǒng)交叉迭代法程序設計82
5.2.1模型簡介82
5.2.2程序模塊83
5.3車輛-軌道非線性耦合系統(tǒng)動力分析84
5.4車輛-軌道-橋梁非線性耦合系統(tǒng)動力分析90
5.5結論101
參考文獻102
第6章列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)縱向/垂向動力有限元模型與程序103
6.1考慮縱向/垂向振動的車輛模型103
6.1.1車輛單元的勢能104
6.1.2車輛單元的動能105
6.1.3車輛單元的耗散能105
6.1.4車輛單元的動力學方程106
6.2考慮縱向/垂向振動的無砟軌道-橋梁單元模型107
6.2.1基本假設107
6.2.2考慮縱向/垂向振動的無砟軌道-橋梁結構單元模型107
6.2.3單元質量矩陣108
6.2.4單元剛度矩陣110
6.2.5單元阻尼矩陣113
6.2.6單元結點荷載向量113
6.2.7考慮縱向/垂向振動的無砟軌道-橋梁結構動力有限元方程114
6.3列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)縱向/垂向動力有限元方程交叉迭代算法114
6.4列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)縱向/垂向動力有限元程序設計115
6.4.1模型簡介115
6.4.2程序模塊116
6.5列車-無砟軌道-橋梁耦合系統(tǒng)縱向/垂向振動分析116
參考文獻124
第7章動輪單元-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力有限元模型與程序125
7.1動輪單元模型125
7.1.1動輪單元的動能126
7.1.2動輪單元的勢能126
7.1.3動輪單元動力學方程127
7.2考慮一系懸掛的動輪單元模型127
7.3考慮二系懸掛的動輪單元模型129
7.4單輪過橋動力分析模型及算法131
7.5動輪單元-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力有限元程序設計133
7.5.1模型簡介133
7.5.2程序模塊134
7.6列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力有限元分析134
參考文獻141
第8章列車-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元模型與程序142
8.1車輛單元模型142
8.1.1車輛單元的勢能143
8.1.2車輛單元的動能145
8.1.3車輛單元的耗散能146
8.2車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元方程及算法146
8.2.1車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元方程146
8.2.2求解車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元方程算法147
8.3車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元程序設計148
8.3.1模型簡介148
8.3.2程序模塊149
8.4列車-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元分析150
參考文獻155
第9章車輛-軌道耦合系統(tǒng)動力學模型中的幾個問題156
9.1軌道結構層狀梁模型的適應性156
9.1.1軌道結構層狀梁模型與三維塊體單元模型對比156
9.1.2軌道結構層狀梁模型與軌道結構半無限空間模型對比159
9.2列車-軌道耦合系統(tǒng)4種模型和算法對比分析161
9.3列車-軌道耦合系統(tǒng)單節(jié)車模型與多節(jié)車模型對比分析176
9.4列車-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)單節(jié)車模型與多節(jié)車模型對比分析183
9.5結論191
參考文獻192
第10章基于譜單元法的軌道結構中高頻振動分析及程序193
10.1引言193
10.2軌道結構單層梁模型194
10.2.1軌道結構單層梁模型譜單元剛度矩陣194
10.2.2由鋼軌扣件引起的軌道結構譜單元剛度矩陣198
10.2.3二維梁截斷譜單元剛度矩陣199
10.2.4整體結構的譜剛度矩陣200
10.3無砟軌道結構三層梁模型譜單元剛度矩陣200
10.4基于譜單元法的軌道結構中高頻振動分析程序205
10.5無砟軌道結構中高頻振動分析205
10.6無砟軌道結構中高頻振動參數(shù)分析211
10.6.1軌下墊板和扣件剛度的影響211
10.6.2CA砂漿剛度的影響214
10.6.3路基剛度的影響217
10.6.4結論219
參考文獻220
第11章車輛-軌道-大地耦合系統(tǒng)振動敏感頻率221
11.1高速列車作用下軌道不平順對軌道結構振動影響分析221
11.2軌道不平順各工況對軌道結構各部件的動力影響分析228
11.3高速列車作用下軌道不平順對車輛振動影響分析232
11.4無砟軌道結構位移和加速度導納分析239
11.5高速列車誘發(fā)大地振動現(xiàn)場測試240
11.6車輛-軌道-大地耦合系統(tǒng)各部件振動敏感頻率243
參考文獻244
附錄1基于軌道不平順譜構建軌道隨機不平順樣本程序Track_Sample246
附錄2基于傅里葉變換法的有砟軌道結構振動程序BTV_FT252
附錄3基于交叉迭代法的車輛-軌道非線性耦合系統(tǒng)動力有限元程序VT_NFE262
附錄4基于交叉迭代法的車輛-軌道-簡支橋耦合系統(tǒng)縱向/垂向動力有限元程序VTBNFE_Lv285
附錄5二系動輪單元-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力有限元程序WTB_FE325
附錄6基于車輛/軌道單元的列車-軌道耦合系統(tǒng)動力有限元程序TT_FE341
附錄7基于譜單元法的無砟軌道結構中高頻振動分析程序STV_SEM352
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