軌道車輛含間隙振動系統(tǒng)的動力學研究.pdf

1、列車在高速運行過程中，不可避免的會受到間隙、干摩擦等因素的影響，因此車輛系統(tǒng)往往會呈現(xiàn)出復(fù)雜的振動現(xiàn)象。這種行為不僅降低旅客乘坐的舒適性，還會對車輛系統(tǒng)的平穩(wěn)性、安全性及其零部件的疲勞壽命等造成嚴重的影響。本文正是出于對此問題的考慮，從列車的縱向和垂向角度出發(fā)，以常見軌道車輛中的三類含間隙碰撞振動系統(tǒng)為工程背景，抽象出相應(yīng)的模型進行動力學分析，從而研究系統(tǒng)在不同參數(shù)下呈現(xiàn)出的運動規(guī)律。文中對三個動力學模型的研究分析如下:
　　首先

2、，基于車鉤沖擊振動情況，建立了一類兩自由度雙邊碰振系統(tǒng)的動力學模型。通過數(shù)學解析法推導(dǎo)出了系統(tǒng)的解析解、周期運動存在的條件，并基于受擾運動得出了系統(tǒng)的Poincaré映射及其Jacobi矩陣。通過數(shù)值仿真分析了間隙值的變化對系統(tǒng)動力學行為的影響，發(fā)現(xiàn)在合適參數(shù)下，系統(tǒng)間隙的改變影響其分岔行為，間隙值d較大時，在較大激振頻率區(qū)間內(nèi)系統(tǒng)將會呈現(xiàn)出穩(wěn)定的周期運動，但在一定參數(shù)區(qū)間內(nèi)，隨著間隙值d的增大系統(tǒng)的動力學行為趨于復(fù)雜。同時也證明了即使

3、簡單的車鉤系統(tǒng)也存在著Hopf分岔、環(huán)面倍化分岔等復(fù)雜的動力學行為。
　　其次，在車鉤系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，進一步從列車的縱向角度出發(fā)，從車輛間的連掛吸能結(jié)構(gòu)中抽象出一類四自由度含間隙的動力學模型。以同樣的方法進行分析，發(fā)現(xiàn)對于高維系統(tǒng)其動力學行為更加復(fù)雜，不僅存在Hopf分岔、環(huán)面倍化分岔、同時在一定參數(shù)條件下還會發(fā)生Hopf-Hopf余維二分岔。且它們向混沌運動的演化過程也復(fù)雜多樣，比如T2環(huán)面的形成、奇異的“輪胎狀”擬周期吸引子

4、等。同時得出了在一定參數(shù)下，隨著間隙值d的增大，分岔值變小，系統(tǒng)的分岔行為提前，而隨著無量綱化質(zhì)量比um4減小，分岔值增大，系統(tǒng)的分岔行為遲滯，且系統(tǒng)的分岔行為發(fā)生改變，在um4較大時，不僅發(fā)生Hopf分岔還存在Filp分岔。
　　最后，從列車的垂向角度出發(fā)，建立了一類三自由度簡單輪軌集總參數(shù)碰振模型。通過分析發(fā)現(xiàn)雖然系統(tǒng)在不同參數(shù)都存在Hopf分岔，環(huán)面倍化分岔，但它們到混沌運動的演變的路徑并不相同。通過分析系統(tǒng)向混沌演化的過程