軌道車(chē)輛含間隙振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、列車(chē)在高速運(yùn)行過(guò)程中，不可避免的會(huì)受到間隙、干摩擦等因素的影響，因此車(chē)輛系統(tǒng)往往會(huì)呈現(xiàn)出復(fù)雜的振動(dòng)現(xiàn)象。這種行為不僅降低旅客乘坐的舒適性，還會(huì)對(duì)車(chē)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(yán)重的影響。本文正是出于對(duì)此問(wèn)題的考慮，從列車(chē)的縱向和垂向角度出發(fā)，以常見(jiàn)軌道車(chē)輛中的三類(lèi)含間隙碰撞振動(dòng)系統(tǒng)為工程背景，抽象出相應(yīng)的模型進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，從而研究系統(tǒng)在不同參數(shù)下呈現(xiàn)出的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。文中對(duì)三個(gè)動(dòng)力學(xué)模型的研究分析如下:
　　首先

2、，基于車(chē)鉤沖擊振動(dòng)情況，建立了一類(lèi)兩自由度雙邊碰振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)數(shù)學(xué)解析法推導(dǎo)出了系統(tǒng)的解析解、周期運(yùn)動(dòng)存在的條件，并基于受擾運(yùn)動(dòng)得出了系統(tǒng)的Poincaré映射及其Jacobi矩陣。通過(guò)數(shù)值仿真分析了間隙值的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)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(shí)，在較大激振頻率區(qū)間內(nèi)系統(tǒng)將會(huì)呈現(xiàn)出穩(wěn)定的周期運(yùn)動(dòng)，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(dòng)力學(xué)行為趨于復(fù)雜。同時(shí)也證明了即使

3、簡(jiǎn)單的車(chē)鉤系統(tǒng)也存在著Hopf分岔、環(huán)面倍化分岔等復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)行為。
　　其次，在車(chē)鉤系統(tǒng)的研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步從列車(chē)的縱向角度出發(fā)，從車(chē)輛間的連掛吸能結(jié)構(gòu)中抽象出一類(lèi)四自由度含間隙的動(dòng)力學(xué)模型。以同樣的方法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)于高維系統(tǒng)其動(dòng)力學(xué)行為更加復(fù)雜，不僅存在Hopf分岔、環(huán)面倍化分岔、同時(shí)在一定參數(shù)條件下還會(huì)發(fā)生Hopf-Hopf余維二分岔。且它們向混沌運(yùn)動(dòng)的演化過(guò)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(shí)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(wú)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(shí)，不僅發(fā)生Hopf分岔還存在Filp分岔。
　　最后，從列車(chē)的垂向角度出發(fā)，建立了一類(lèi)三自由度簡(jiǎn)單輪軌集總參數(shù)碰振模型。通過(guò)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(yùn)動(dòng)的演變的路徑并不相同。通過(guò)分析系統(tǒng)向混沌演化的過(guò)程