Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Mô Hình Miền Thời Gian Để Nghiên Cứu Sự Tương Tác Bánh Xe–Ray Tần Số Cao
Tóm tắt
Bài báo này đề xuất một mô hình toán học về sự tương tác động lực giữa bánh xe và đường ray. Mô hình được định nghĩa trong miền thời gian để giới thiệu và đánh giá chính xác các hiện tượng phi tuyến và biến thiên theo thời gian liên quan đến mô hình tiếp xúc và các điều kiện biên, đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình suy thoái bề mặt ray. Mô hình hoàn chỉnh có thể được chia thành ba thành phần chính: mô hình bánh xe, mô hình đường ray và mô hình lực tiếp xúc giữa bánh xe và ray. Trong bài báo, bánh xe được mô tả như một thân mềm quay, và các hiệu ứng lo quay và quán tính liên quan đến sự quay của bánh xe được đưa vào mô hình này bằng cách sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn 'Eulerian' dựa trên các phần tử rắn bậc hai 3D. Đường ray được hỗ trợ rời rạc được mô hình hóa bằng phần tử dầm Timoshenko hữu hạn, tính đến cả rung động ray theo phương thẳng đứng và bên hông valid đến 1500 Hz. Bánh xe và đường ray được liên kết thông qua một mô hình tiếp xúc dựa trên lý thuyết Hertz phi tuyến và Kalker. Các thành phần linh hoạt của mô hình tương tác cho phép mô tả động lực học của tàu và đường ray trong một phạm vi tần số tương đối cao, cho phép điều tra các khía cạnh cụ thể như hiệu ứng gợn sóng của ray. Một số kết quả số được trình bày dưới dạng lực tiếp xúc và tốc độ rung của bánh xe ray trong bài báo. Tác động của tính linh hoạt của bánh xe và đường ray trong một phạm vi tần số cụ thể đến động lực học tương tác giữa tàu và đường ray được thảo luận ngắn gọn.
Từ khóa
#Mô hình toán học #tương tác động lực #bánh xe #đường ray #lực tiếp xúc #tần số cao #động lực học tàuTài liệu tham khảo
Thompson D (2008) Railway noise and vibration: mechanisms, modelling and means of control. Elsevier, London
Sun W, Zhou J, Thompson D, Gong D (2014) Vertical random vibration analysis of vehicle–track coupled system using Green’s function method. Veh Syst Dyn 52(3):362–389
Thompson D, Jones C (2000) A review of the modelling of wheel/rail noise generation. J Sound Vib 231(3):519–536
Knothe K, Grassie S (1993) Modelling of railway track and vehicle/track interaction at high frequencies. Veh Syst Dyn 22(3–4):209–262
Arnold J, Kaiser I, Schupp G (2005) Simulation of a railway vehicle’s running behaviour: how elastic wheelsets influence the simulation results. Veh Syst Dyn 41:242–251
Gómez J, Vadillo E, Santamaría J (2006) A comprehensive track model for the improvement of corrugation models. J Sound Vib 293(3):522–534
Kaiser I, Popp K (2006) Interaction of elastic wheelsets and elastic rails: modelling and simulation. Veh Syst Dyn 44(sup1):932–939
Baeza L, Fayos J, Roda A, Insa R (2008) High frequency railway vehicle–track dynamics through flexible rotating wheelsets. Veh Syst Dyn 46(7):647–659
Zhai W, Wang K (2010) Lateral hunting stability of railway vehicles running on elastic track structures. J Comput Nonlinear Dyn 5(4):1–9
Baeza L, Ouyang H (2011) A railway track dynamics model based on modal substructuring and a cyclic boundary condition. J Sound Vib 330(1):75–86
Baeza L, Vila P, Xie G, Iwnicki SD (2011) Prediction of rail corrugation using a rotating flexible wheelset coupled with a flexible track model and a non-Hertzian/non-steady contact model. J Sound Vib 330(18):4493–4507
Di Gialleonardo E, Braghin F, Bruni S (2012) The influence of track modelling options on the simulation of rail vehicle dynamics. J Sound Vib 331(19):4246–4258
Kaiser I (2012) Refining the modelling of vehicle–track interaction. Veh Syst Dyn 50(sup1):229–243
Martínez-Casas J, Mazzola L, Baeza L, Bruni S (2013) Numerical estimation of stresses in railway axles using a train–track interaction model. Int J Fatigue 47:18–30
Shabana AA (2013) Dynamics of multibody systems. Cambridge University Press, Cambridge
Brown M, Shabana A (1997) Application of multibody methodology to rotating shaft problems. J Sound Vib 204(3):439–458
Francesco R, Roberto A, Bruni S (2007) A time domain model for the study of high frequency train–track interaction. Paper presented at the 7th international conference on railway bogies and running gears, Budapest
Petyt M (2010) Introduction to finite element vibration analysis. Cambridge University Press, Cambridge
Johnson KL, Johnson KL (1987) Contact mechanics. Cambridge University Press, Cambridge
Kalker JJ (1990) Three-dimensional elastic bodies in rolling contact, vol 2. Kluwer, Amsterdam