【摘 要】
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随着城市轨道交通的发展,由于轮轨相互作用引发的轨道部件受损及环境振动问题日益得到关注。调频式钢轨阻尼器作为一种轨道减振结构,具有维护便捷,兼容性好的特点。钢轨阻尼器通过为钢轨提供附加质量及阻尼,加快振动在钢轨内部的衰减,从而实现抑制钢轨振动、延缓波磨发展、降低环境噪声等目标,在实际应用中具有广泛前景。本文以调频式钢轨阻尼器系统为研究对象,针对其动力特性进行锤击试验测试和仿真计算分析,利用ABAQU
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随着城市轨道交通的发展,由于轮轨相互作用引发的轨道部件受损及环境振动问题日益得到关注。调频式钢轨阻尼器作为一种轨道减振结构,具有维护便捷,兼容性好的特点。钢轨阻尼器通过为钢轨提供附加质量及阻尼,加快振动在钢轨内部的衰减,从而实现抑制钢轨振动、延缓波磨发展、降低环境噪声等目标,在实际应用中具有广泛前景。本文以调频式钢轨阻尼器系统为研究对象,针对其动力特性进行锤击试验测试和仿真计算分析,利用ABAQUS软件建立了轮轨耦合动力学模型,分析了调频式钢轨阻尼器系统对于钢轨波磨的抑制作用。针对列车轴重、行驶速度、安装偏差等不同工况,分析了对移动车轮作用下钢轨-阻尼器系统的动力响应及减振性能。主要研究工作及结论如下:(1)建立了轮轨耦合动力学仿真模型基于轮轨相互作用理论,建立了轮轨耦合动力学仿真模型,其中将轨道简化为1/2板式无砟轨道,轮对考虑为单轮模型。通过Hertz接触理论及库伦摩擦理论建立轮轨接触关系,并引入短波不平顺作为激励,在时域内实现轨道动力响应的求解,并利用测试数据对模型进行了验证。(2)针对钢轨-阻尼器系统动力特性进行了锤击测试及仿真计算针对地铁板式无砟轨道,进行了安装钢轨阻尼器前后锤击测试,结果表明:未安装阻尼器的钢轨在930Hz发生pinned-pinned共振,并在100~400Hz频率范围发生多阶共振。安装阻尼器后钢轨振动响应明显下降,各阶共振峰值均得到显著抑制。基于轨道结构仿真模型,对轨道进行了模态分析及锤击加载,计算了0~2000Hz频率范围内的钢轨振动模态、锤击振动响应及振动衰减率,并与测试结果进行对比。结果表明:仿真模型pinned-pinned共振频率计算结果为916Hz,与实验结果基本吻合。安装阻尼器后钢轨振动响应同样出现显著下降,振动衰减率在各频率范围均有提升,其中阻尼器对500Hz频率钢轨振动抑制作用效果最好。(3)分析了钢轨波磨条件下调频式钢轨阻尼器的减振效果基于轮轨耦合动力学仿真模型,针对钢轨有无发生波磨、是否安装阻尼器几种工况,对比分析了移动车轮作用下钢轨的动力响应及减振效果。结果表明:与理想钢轨相比,波磨使钢轨振动响应有显著提升,在125~500Hz频率范围加速度响应有突出增长;在安装钢轨阻尼器后,钢轨振动响应显著下降,在125Hz、250Hz及400Hz频率范围内阻尼器效果减振效果显著。(4)分析了不同工况下钢轨-阻尼器系统的振动响应基于轮轨耦合动力学仿真模型,分析了钢轨-阻尼器系统在不同列车轴重、不同列车运行速度以及阻尼器安装位置偏差条件下的振动加速度响应。结果表明:随着列车轴重及运行速度的增大,钢轨振动响应增大,钢轨阻尼器在各频率范围内的减振效果有所降低。阻尼器在安装偏差条件下其减振效果会受到一定程度影响,在发生50mm以上安装偏差时减振效果有显著降低。
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