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不确定车轨耦合系统辛随机振动分析
  • ISSN号:0459-1879
  • 期刊名称:《力学学报》
  • 时间:0
  • 分类:U211.4[交通运输工程—道路与铁道工程]
  • 作者机构:[1]大连理工大学运载工程与力学学部工业装备与结构分析国家重点实验室,大连116023
  • 相关基金:国家自然科学基金(50608012,10502011),国家重点基础研究发展计划(2010CB832704)和大连理工大学理科基础科研专题(DUT12LK50)资助项目.
中文摘要:

建立了轨道不平顺作用下具有不确定参数车轨耦合系统随机振动评估方法.车辆系统采用物理坐标下多刚体系统模型,并应用高斯随机变量模拟车体、转向架和轮对一系、二系连接系统中动力学参数具有的不确定性.采用无穷周期结构进行弹性轨道模拟,在哈密顿状态空间下建立了典型轨道子结构的状态运动方程,通过轮轨耦合关系建立了混合物理坐标及辛模态坐标车轨耦合系统运动方程.应用Hermite正交多项式展开得到了耦合系统动力响应相对于不确定性参数的控制方程.由于利用轨道周期特性建模,所获得的控制方程有效地降低了方程维度.轮轨接触处轨道不平顺载荷模拟为完全相干多分量平稳随机过程,推广和发展虚拟激励法建立了耦合系统随机振动受不确定动力学参数影响的量化评估方法.通过Monte Carlo数值模拟,验证了该方法在不确定参数变异很大时也能够保持较好的精度,具有一定的工程实用性.

英文摘要:

A new random vibration-based assessment method for coupled vehicle-track system with uncertain parameters subjected to random track irregularity is proposed in this paper. The vehicle system is simplified as a spring-mass-damper system model by using physical coordinates, and the uncertainties in the primary suspension and secondary suspension for the body, bogies and wheels are modeled by Gaussian random 'variables. The track is treated as a Bernoulli-Euler beam connected to sleepers and the ballast and is regarded as an infinite periodic structure. The state equation for a typical sub-structure of the track is established in the Hamiltonian system. The dynamic equations of the coupled vehicle-track system under the mixed physical coordinates and symplectic dual coordinates are established based on the wheel-rail coupling relations. The control equation with respect to the uncertain parameters is derived by using the Hermitian orthogonal polynomials for dynamic analysis of the coupled systems. By using the periodic features of the track, the "curse of dimensionality" of the control equation is effectively reduced. The wheel-rail contact forces due to the track irregularity are assumed to be fully coherent stationary random processes. An assessment of the random vibration with respect to the uncertain parameters is established for the coupled vehicle-track system by using the pseudo-excitation method (PEM). The proposed method is compared with the Monte Carlo simulations, and it is found that good agreements are achieved even for cases with strong uncertainties in system parameters.

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期刊信息
  • 《力学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国力学学会 中国科学院力学研究所
  • 主编:魏悦广
  • 地址:北京市海淀区北四环西路15号中科院力学所内《力学学报》
  • 邮编:100190
  • 邮箱:lxxb@cstam.org.cn
  • 电话:010-62536271
  • 国际标准刊号:ISSN:0459-1879
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2062/O3
  • 邮发代号:2-814
  • 获奖情况:
  • 1992年首届自然科技期刊一等奖,1996年国家自然科技期刊二等奖,2000年首届国家期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:13332