發(fā)布時(shí)間：2020-12-10 04:28

　　為了更加科學(xué)的表征扣件系統(tǒng)的溫變力學(xué)特性,以此實(shí)現(xiàn)車輛-軌道耦合振動的精確預(yù)測,以高速鐵路WJ-7B型常阻力扣件的扣件膠墊為研究對象,采用動態(tài)力學(xué)分析儀對扣件膠墊進(jìn)行溫度掃描試驗(yàn),將試驗(yàn)所得的模型參數(shù)與基于格林函數(shù)法建立車輛-軌道垂向耦合動力學(xué)分析模型相結(jié)合,采用虛擬激勵法分析扣件膠墊溫變對車輛、軌道的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:扣件膠墊的模量值和損耗因子具有明顯的低溫敏感性;扣件膠墊的溫變特性對車體的振動響應(yīng)基本無影響;轉(zhuǎn)向架、輪軌力、輪對、鋼軌在中頻段內(nèi)的振動響應(yīng)峰值頻率隨溫度降低均向右遷移,峰值減小;扣件膠墊的剛度和損耗因子在玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)數(shù)值較大,導(dǎo)致輪軌耦合系統(tǒng)的剛度和損耗因子均較大,表現(xiàn)為振動主頻的右移和高頻振動響應(yīng)的衰減。 

【文章來源】：噪聲與振動控制. 2020年03期 第194-199+206頁

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

輪對加速度功率譜

圖7、圖8分別為輪對、鋼軌的加速度功率譜。由圖7可知，五種工況對輪對加速度功率譜和輪軌力的影響規(guī)律類似，輪對加速度功率譜峰值主頻隨著溫度的降低而增大，低頻段溫度越高輪對加速度功率譜幅值越大，中頻段溫度越高輪對加速度功率譜幅值越小，高頻段溫度越高輪對加速度功率譜幅值越大。由圖8可知，五種工況對鋼軌加速度功率譜的影響規(guī)律與輪對有所不同，在全頻段內(nèi)，扣件膠墊溫變對鋼軌加速度功率譜均有影響；在45 Hz以內(nèi)，扣件膠墊溫度越高，鋼軌加速度功率譜幅值就會越大，這是由于剛度和損耗因子均會對鋼軌導(dǎo)納產(chǎn)生抑制作用，扣件膠墊的剛度和損耗因子隨著溫度的升高而減小，剛度和損耗因子減小均對低頻段的鋼軌導(dǎo)納抑制作用減小，進(jìn)而導(dǎo)致鋼軌加速度功率譜幅值隨扣件膠墊溫度升高而增大；在44 Hz～81Hz范圍內(nèi)，鋼軌加速度功率譜的峰值主頻隨扣件膠墊溫度的降低，從44.6 Hz向右遷移至80 Hz；在中高頻段，五種工況對鋼軌加速度功率譜的影響規(guī)律與輪對相似；五種工況下，工況二、三、四、五的鋼軌加速度功率譜曲線較為接近，工況一與其他工況相比偏差較大，如五種工況鋼軌加速度功率譜峰值主頻分別為80.9 Hz、56.9 Hz、50.6 Hz、48.3 Hz、44.5 Hz，這是由于扣件膠墊具有低溫敏感的力學(xué)特性，在玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以上，隨著溫度的降低，扣件膠墊的剛度和損耗因子急劇增加，進(jìn)而導(dǎo)致溫度越低對鋼軌加速度功率譜曲線的影響就越大；在高頻段，扣件膠墊溫變對鋼軌的鋼軌加速度功率譜的影響規(guī)律與輪軌力、輪對類似，這是由于扣件的剛度和損耗因子隨溫度升高而減小，剛度主要對中頻段內(nèi)耦合系統(tǒng)1階共振頻率的遷移及其峰值有明顯影響，損耗因子對全頻段耦合系統(tǒng)動力響應(yīng)幅值具有抑制作用，進(jìn)而導(dǎo)致耦合系統(tǒng)動力響應(yīng)在高頻段隨溫度升高整體呈現(xiàn)增大趨勢。3 結(jié)語

鋼軌扣件膠墊在（-60～40）°C范圍內(nèi)的模量值如圖2(a）所示。在-45°C以下，扣件膠墊的儲能模量試驗(yàn)值隨溫度升高而小幅下降，耗能模量試驗(yàn)值隨溫度升高而增大，此時(shí)在低溫下處于玻璃態(tài)，儲能模量較大；隨著溫度的升高，扣件膠墊模量值和損耗因子均迅速降低，且下降速度逐漸減小，模量值和損耗因子的試驗(yàn)值曲線趨于平緩。扣件膠墊的損耗因子在-45.7°C左右存在明顯的峰值（如圖2(b）所示），此溫度點(diǎn)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，該溫度點(diǎn)附近溫度帶處于材料的玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)（玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度區(qū)間）[9]。由于扣件膠墊中參與車輛-軌道耦合振動計(jì)算的參數(shù)是剛度、損耗因子和復(fù)剛度，因此需要將模量值按照材料的結(jié)構(gòu)尺寸轉(zhuǎn)化為剛度值（如圖2(c）所示），計(jì)算方法見式（1）；將扣件膠墊的剛度值與損耗因子復(fù)合為復(fù)剛度，計(jì)算方法見式（2），對復(fù)剛度進(jìn)行取模，可得其數(shù)值隨溫度變化的關(guān)系（如圖2(d）所示）。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于扣件FVMP模型的車-軌耦合隨機(jī)振動分析[J]. 劉林芽,盧沛君,秦佳良.  鐵道學(xué)報(bào). 2019(05)
[2]基于動柔度法的車-線-橋垂向耦合振動分析[J]. 石廣田,楊建近,楊新文,張小安.  中南大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2017(04)
[3]極寒狀態(tài)下扣件膠墊剛度溫變特性及影響研究[J]. 劉子煊,葛輝,王平,張攀.  鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì). 2017(03)
[4]基于分?jǐn)?shù)導(dǎo)數(shù)的橡膠材料兩種粘彈性本構(gòu)模型[J]. 趙永玲,侯之超.  清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2013(03)

碩士論文
[1]高鐵無砟軌道扣件系統(tǒng)彈性墊板溫/頻變動力特征及其影響研究[D]. 張攀.西南交通大學(xué) 2016
[2]高速車輛—橋梁耦合振動與高架橋梁結(jié)構(gòu)噪聲預(yù)測研究[D]. 楊建近.蘭州交通大學(xué) 2015



本文編號：2908082