[发明专利]一种减振集能轨枕的设计方法

说明书

本发明公开了一种减振集能轨枕的设计方法，包括根据轨枕的设计尺寸，建立轨枕初始有限元模型；进行轨枕模态试验计算模态信息的试验值；进行轨枕初始有限元模型的模态分析，获取模态信息的仿真值；通过对比试验值与仿真值，对轨枕初始有限元模型进行修正，获取轨枕基准有限元模型；利用基准有限元模型，建立轨道结构三维有限元模型进行轨枕模态分析，计算减振集能组件的影响参数；根据模态贡献率，确定受控模态的阶数，并获得各个阶数的受控模态对应的影响参数；计算第i个设计区域的减振集能组件的设计参数；制作轨枕。采用本发明，既能实现对传至轨枕振动的控制，使下传至道床的振动得到很好的衰减。

技术领域

本发明属于轨道交通技术领域，更具体地说，涉及一种减振集能轨枕的设计方法。

背景技术

随着我国轨道交通的迅猛发展，列车行进时所诱发的振动与噪声问题愈发突出。当列车以较高的速度运行时，会诱发轨道产生很大的振动与噪声，与此同时，轨道振动又会反作用于车辆上，引起车辆发生振动。振动是噪声之源，减小结构振动能达到降低噪声的目的。

现阶段的轨道结构减振技术有轨枕、减振扣件和减振道砟垫等，他们的工作机理主要围绕改变轨道结构的刚度起到减振的效果，但是这些装置存在造价高昂或加剧车体的振动的问题，所以有待提出一种新型的轨道减振结构；此外，现有的减振扣件和减振道砟垫的设计通常是设计人员根据经验制作，难以保证减振扣件和减振道砟垫达到较好的减震效果。

发明内容

针对现行轨道系统，列车行进过程中传至轨枕振动较为强烈的现状，本发明提供了一种减振集能轨枕的设计方法，既能实现对传至轨枕振动的控制，有效使下传至道床的振动得到很好的衰减。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种减振集能轨枕的设计方法，其包括如下步骤：

S1，根据轨枕的设计尺寸，建立轨枕初始有限元模型；其中，轨枕的主体为混凝土结构，轨枕内设有多个沿所述轨枕的长度方向等距间隔设置的减振集能组件，所述减振集能组件包括钢制箱室以及设置在所述钢制箱室内的钢管、质量块、弹簧和阻尼器；所述钢管呈竖直布置，其上下两端分别与所述钢制箱室的顶板和底板刚性连接；所述质量块与所述钢管滑动连接，所述弹簧的上端与所述质量块的下表面刚性连接，所述弹簧的下端与所述钢制箱室的底板刚性连接；所述阻尼器的上端与所述质量块的下表面刚性连接，所述阻尼器的下端与所述钢制箱室的底板刚性连接；

S2，进行轨枕模态试验，在轨枕上布置特征点，力锤锤击轨枕，通过加速度传感器拾取轨枕振动信号返回数据采集系统，通过内置算法计算模态信息的试验值；其中，模态信息包括模态频率和模态振型向量；

S3，进行轨枕初始有限元模型的模态分析，获取模态信息的仿真值；

S4，通过对比试验值与仿真值，基于各物理量对模态信息的灵敏度分析，对轨枕初始有限元模型的物理参数进行修正，获取轨枕基准有限元模型；

S5，利用基准有限元模型，建立轨道结构三维有限元模型进行轨枕模态分析，计算减振集能组件的影响参数；其中，影响参数包括模态贡献率、质量块的等价质量、弹簧的等价刚度以及阻尼器的等价阻尼和等价阻尼比；

S6，根据模态贡献率，确定受控模态的阶数，并获得各个阶数的受控模态对应的质量块的等价质量、弹簧的等价刚度以及阻尼器的等价阻尼和等价阻尼比；

S7，根据受控模态的阶数以及各个阶数的受控模态对应的减振集能组件的影响参数，将轨枕划分为i个设计区域，同一个区域内的减振集能组件的设计参数相同；计算第i个设计区域的减振集能组件的设计参数：

1)质量块的质量为轨枕第i阶模态中的质量块的等价质量乘以拟定的质量比得到，质量比为0.02-0.0.1；

m_i＝μ_iM_i