《列車-軌道-路基系統(tǒng)動力學》是在劉學毅教授所著的《列車-軌道-路基系統(tǒng)動力學》的基礎上，參考眾多車輛動力學、軌道動力學以及輪軌系統(tǒng)動力學書籍、論文等，面向道路與鐵道工程專業(yè)研究生編寫而成，主要包括車輛構造與車輛動力學、軌道構造與軌道動力學、路基構造與路基動力學、輪軌關系、車輛-軌道-路基系統(tǒng)動力學、常用動力學軟件的介紹等內容�！读熊�-軌道-路基系統(tǒng)動力學》重點在于動力學模型的建立與求解過程，由于系統(tǒng)動力學應用方面的研究資料眾多，《列車-軌道-路基系統(tǒng)動力學》難以全面覆蓋，可參考相關領域的專著。通過閱讀《列車-軌道-路基系統(tǒng)動力學》，可了解系統(tǒng)動力學的一般建模與求解方法，結合本領域特定研究問題可對模型靈活改進以適應不同專業(yè)問題的研究。
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輪軌系統(tǒng),系統(tǒng)動態(tài)學,研究
目 錄
第一章 緒論 1
第一節(jié) 我國軌道交通發(fā)展概況及動力學問題 1
一、我國高速鐵路發(fā)展概況 1
二、我國重載運輸發(fā)展概況 6
三、既有鐵路提速發(fā)展概況 7
四、城市軌道交通發(fā)展概況 9
第二節(jié) 輪軌系統(tǒng)動力學的發(fā)展概況 12
一、輪軌系統(tǒng)動力學相關研究 12
二、輪軌系統(tǒng)動力學發(fā)展概述 15
三、隨機振動理論及其在軌道振動分析中的應用 17
第三節(jié) 車輛-軌道-路基系統(tǒng)動力學的研究內容 19
課后習題 22
第二章 輪軌關系 23
第一節(jié) 輪軌接觸幾何關系 23
一、輪對基本特征 23
二、鋼軌基本特征 24
三、剛性輪對導向原理 25
四、輪軌平面接觸幾何關系 29
五、輪軌三維接觸幾何關系 32
第二節(jié) 輪軌接觸力學關系 35
一、輪軌赫茲接觸理論 35
二、輪軌非赫茲接觸理論 38
三、輪軌蠕滑與蠕滑率 38
四、線性蠕滑理論 43
五、非線性蠕滑理論 45
課后習題 47
第三章 車輛振動分析方法 48
第一節(jié) 車輛構造及振動形態(tài) 48
一、轉向架 49
二、輪對及走行原理 52
三、彈簧裝置 53
四、減振裝置 55
五、車輛振動形態(tài) 57
六、坐標系定義及車輛振動自由度 58
第二節(jié) 車輛垂向振動分析模型 59
一、單自由度車輛垂向振動模型 59
二、二自由度車輛垂向振動模型 64
三、應用哈密頓原理建立車輛振動方程 66
第三節(jié) 車輛橫向振動分析模型 74
一、搖動臺的等效橫向剛度 75
二、車體滾擺自由振動 75
第四節(jié) 車輛空間振動分析模型 76
一、分離體平衡法 77
二、哈密頓原理 78
三、矩陣組裝法 81
第五節(jié) 車輛蛇行運動 82
一、自由輪對蛇行運動 83
二、剛性轉向架的蛇行運動 85
三、彈性轉向架的蛇行運動 86
第六節(jié) 車輛動態(tài)曲線通過 88
一、自由輪對曲線通過 89
二、轉向架曲線通過 91
三、車輛非線性動態(tài)曲線通過 95
四、影響曲線通過的因素 95
課后習題 96
第四章 軌道振動分析方法 97
第一節(jié) 軌道結構 97
一、鋼軌 97
二、軌枕 98
三、扣件 100
四、有砟道床 100
五、無砟道床 102
六、軌道結構模型化 105
第二節(jié) 軌道垂向振動分析模型 105
一、軌道垂向振動集總參數(shù)模型 105
二、連續(xù)彈性支承疊合梁軌道模型 108
三、連續(xù)彈性點支承梁軌道模型 110
四、彈性點支承軌道模型有限元法求解 111
五、彈性點支承軌道垂向振動模態(tài)法求解 116
第三節(jié) 軌道垂向振動特性穩(wěn)態(tài)解 122
一、無阻尼軌道雙層疊合梁模型振動解析解 122
二、有阻尼軌道雙層疊合梁模型振動解析解 125
三、軌道垂向振動共振頻率特性分析 126
第四節(jié) 軌道垂向振動頻域解 127
一、振動分析中的時頻轉換 127
二、振動系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與脈沖響應 129
三、軌道系統(tǒng)的傳遞函數(shù) 131
第五節(jié) 移動荷載作用下的軌道振動特性 133
一、連續(xù)彈性基礎上單層梁軌道模型 133
二、軌道振動與軌道臨界速度的傅里葉變換法 135
第六節(jié) 軌道橫向振動計算模型 139
一、軌道橫向振動分析模型 139
二、連續(xù)彈性軌道橫向振動求解 140
第七節(jié) 軌道縱向振動計算模型 143
一、軌道縱向振動分析模型 143
二、連續(xù)彈性軌道縱向振動求解 144
課后習題 145
第五章 路基振動分析方法 147
第一節(jié) 路基構造 147
一、路基本體 147
二、過渡段 151
第二節(jié) 道床及路基的振動參數(shù)計算 153
一、散粒結構參振質量及剛度的近似計算方法 153
二、道床路基的振動參數(shù)計算 156
第三節(jié) 路基振動分析的分層建模方法 158
一、路基分層疊合梁模型 158
二、分層疊合梁模型的求解方法 160
第四節(jié) 路基振動分析的有限單元建模方法 163
一、平面應變問題的有限單元方法 163
二、平面應力問題的有限單元方法 165
三、空間有限單元建模方法 165
四、道床與路基無拉應力模型 167
五、道床應力的隨機有限元分析 168
第五節(jié) 路基振動分析的其他建模方法 169
一、離散元模型 169
二、彈性半無限空間建模方法 171
課后習題 173
第六章 輪軌系統(tǒng)耦合振動分析方法 174
第一節(jié) 車輛-軌道垂向耦合振動分析模型 174
一、車輛-軌道垂向耦合振動平面模型 174
二、車輛-軌道垂向耦合振動空間模型 179
三、車輛-軌道-路基垂向耦合模型 180
第二節(jié) 車輛-軌道空間耦合振動分析模型 182
一、半車-軌道空間耦合振動模型 183
二、全車-軌道空間耦合振動模型 184
第三節(jié) 輪軌系統(tǒng)激振源 185
一、脈沖激勵模型 185
二、諧波激勵模型 190
三、動力激勵模型 192
四、隨機激勵模型 193
第四節(jié) 連續(xù)支承軌道耦合模型的導納法求解 199
一、單輪-連續(xù)支承梁軌道模型的求解 199
二、轉向架-連續(xù)支承軌道模型的求解 201
第五節(jié) 車輛-軌道垂向耦合振動模型的頻域求解 203
一、全車-軌道垂向耦合平面模型振動方程的組建 203
二、半車-軌道垂向耦合空間模型振動方程的組建 205
三、半車-軌道垂向耦合空間模型的頻域求解 208
第六節(jié) 半車-軌道空間耦合振動模型的時域求解 212
一、模型特點描述及變量選擇 212
二、系統(tǒng)動能、勢能、虛功及振動方程的組建 213
三、振動方程的求解方法及過程 217
課后習題 224
第七章 輪軌系統(tǒng)動力學軟件簡介 225
第一節(jié) Universal Mechanism 225
一、概述 225
二、軟件架構和模塊組成 225
三、UM鐵道車輛動力學仿真實例 227
第二節(jié) ADAMS 232
一、概述 232
二、ADAMS/Rail 233
三、ADAMS/Rail運用實例 235
第三節(jié) ANSYS/LS-DYNA 244
一、概述 244
二、ANSYS/LS-DYNA功能概述 244
三、ANSYS/LS-DYNA應用實例 246
第四節(jié) SIMPACK 249
一、概述 249
二、SIMPACK在鐵道行業(yè)的應用 249
三、SIMPACK輪軌模塊特點 250
四、SIMPACK應用實例 251
第五節(jié) TWINS 256
一、概述 256
二、TWINS原理介紹 257
課后習題 259
參考文獻 261
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