[发明专利]铁路运输用有砟轨道垂向动力建模方法

权利要求书

1.铁路运输用有砟轨道垂向动力建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、选定待分析的有砟轨道模型所包含的分析参量，所述分析参量包括钢轨、轨枕和道床；S1中的钢轨优选采用连续弹性离散点支承的Euler梁；轨枕和道床均只考虑垂向振动的质点，且钢轨和轨枕、轨枕和道床以及道床和路基之间均用线性弹簧-阻尼单元连接，并在相邻道床块之间引入了剪切弹簧-阻尼单元，以考虑各相邻道床块之间的剪切效应；

S2、对所选定的分析参量分别进行受力分析，即分别列出钢轨、轨枕和道床各自所对应的振动微分方程；

S3、设定每一分析参量所对应的分析参数值；

S4、基于ANSYS软件的前处理模块，创建有砟轨道的垂向动力模型并分析即利用ANSYS软件的前处理模块建立了有砟轨道的垂向动力模型，其中钢轨采用Beam3梁单元进行离散，轨枕和道床采用Mass21质量单元来模拟，而钢轨和轨枕、轨枕和道床、道床和路基以及相邻道床块之间的连接均用Combin14线性弹簧-阻尼单元模拟。

2.根据权利要求1所述的铁路运输用有砟轨道垂向动力建模方法，其特征在于：

步骤S2中的所述钢轨、轨枕和道床各自所对应的振动微分方程分别为：

所述钢轨的钢轨振型坐标的常微分方程组

所述轨枕的振动微分方程

所述道床的振动微分方程

同时将式(1.15)、(1.18)及(1.21)综合得到轨道结构的振动微分方程组，其阶数为M+2N。

3.根据权利要求2所述的铁路运输用有砟轨道垂向动力建模方法，其特征在于：

步骤S2中的部分参数可直接由经验数据获得，另一部分参数通过道床椎体受荷假设计算得到，其计算过程包括：

根据椎体重叠部分的计算高度h₀来判断相邻道床块是否出现干涉现象，并据此选择所要使用的计算公式，其中，h₀的具体形式如下

当h₀≤0时，相邻道床块之间无干涉现象，此时

K_f＝(l_e+2h_b tanα)(l_b+2h_b tanα)E_f (1.25)

当h₀>0时，相邻道床块之间存在干涉现象，此时

其中

而路基支承刚度

K_f＝l_s(l_e+2h_b tanα)E_f (1.30)。