中低速磁浮車輛-道岔主動梁剛?cè)狁詈险駝臃治?/h1>
2022-05-14 12:10:52唐語劉放鄒逸鵬龐振華
機(jī)械科學(xué)與技術(shù) 2022年4期
唐語，劉放，鄒逸鵬，龐振華
（西南交通大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，成都 610031）
磁懸浮列車是一種無接觸的地面軌道交通系統(tǒng)，它以速度快、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢被認(rèn)為是21 世紀(jì)交通工具發(fā)展的方向[1]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對道岔進(jìn)行了一系列研究。任曉博[2]通過分析長沙磁浮車輛和雙線簡支橋梁，列出了車輛-橋梁耦合振動方程并采用ANSYS APDL 語言編程進(jìn)行了動力學(xué)響應(yīng)及控制仿真分析。王黨雄等[3]對磁浮列車-橋梁系統(tǒng)進(jìn)行了耦合振動特性分析，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和仿真的對比證明了可以將磁浮列車簡化為均布荷載進(jìn)行分析。Zheng 等[4]建立了5 自由度磁浮列車模型，分析了考慮耦合振動與不考慮耦合振動的車體及橋梁動力響應(yīng)的差異。以上論文主要研究了磁浮列車及軌道的設(shè)計(jì)，多剛體動力學(xué)分析以及實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，而很少對磁浮道岔梁進(jìn)行柔性體耦合振動分析。磁浮軌道梁的截面是相同的，而磁浮道岔梁的截面是不斷變化的。磁浮道岔是磁浮列車行駛過程中的薄弱環(huán)節(jié)，道岔梁的主要材料是Q235，因?yàn)檫@種鋼結(jié)構(gòu)沒有阻尼，在軌道不平順激勵和磁浮車體懸浮架的振動影響下，車輛-道岔容易發(fā)生耦合振動，造成打軌或更嚴(yán)重事故[5]。而且僅僅將道岔梁簡化為剛體和彈簧阻尼的結(jié)合對模擬實(shí)際情況可能有誤差情況，因此對磁浮道岔進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治鼍哂兄匾饬x。
磁浮道岔的穩(wěn)定性對磁浮車輛行駛過程中的人員安全至關(guān)重要，道岔的剛度和強(qiáng)度必須滿足要求，道岔自身的結(jié)構(gòu)特性也應(yīng)能承受車輛行駛引起的振動變形。本文以某36 t 滿載磁浮車體和某單跨16.5 m 中低速磁浮道岔主動梁為研究對象，分析車輛-道岔梁的耦合振動情況，主動梁跨中截面圖如圖1 所示。
1 車輛-道岔梁動力學(xué)方程的建立
1.1 主動梁等效剛度的求解
磁浮列車在道岔主動梁上行駛時(shí)，懸浮架上的懸浮電磁鐵對主動梁產(chǎn)生均勻壓力。磁浮列車行駛至主動梁兩端附近時(shí)，由于其下有支座支撐，則主動梁變形較?。划?dāng)磁浮列車行駛至主動梁正中時(shí)，由于此時(shí)離支座最遠(yuǎn)，所以其豎向變形最大。為了得到主動梁縱向等效剛度，采用ANSYS 有限元軟件對主動梁進(jìn)行靜力學(xué)仿真計(jì)算，得到施加均勻載荷和約束條件下主動梁應(yīng)變圖。然后在主動梁上選取若干個(gè)應(yīng)變測量點(diǎn)，得到主動梁豎直方向上的應(yīng)變與縱向距離的函數(shù)關(guān)系為x(l)。設(shè)主動梁上施加的均勻載荷大小為P，則由P=kx得到剛度與主動梁縱向距離的函數(shù)關(guān)系為k(l)，即為等效剛度。主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 的等效剛度曲線如圖2所示。
圖2 主動梁等效剛度曲線
1.2 隨機(jī)激勵
受軌道隨機(jī)不平順激勵的影響，車輛-軌道耦合系統(tǒng)會產(chǎn)生隨機(jī)振動，車輛的振動又會加劇軌道不平順狀態(tài)的惡化，在實(shí)際線路上各種軌道不平順與線路里程有關(guān)的復(fù)雜隨機(jī)過程[6]。從功率譜中可以看出各波的特性以及軌道不平順的頻域變化。常見的軌道不平順功率譜有美國軌道譜，德國軌道譜及中國軌道譜，本文采用德國軌道譜[7]，其高低不平順公式為
式中：S(Ω)軌道功率譜密度，cm2/（rad/m）；Ω軌道不平順的空間頻率，rad/m；Ωc及 Ωr為截?cái)囝l率，rad/m；Av粗糙度系數(shù)，m2/（rad/m）；
因?yàn)橹械退俅鸥×熊囘^道岔時(shí)速度不大于250 km/h，則采用高干擾軌道級別德國軌道譜粗糙度系數(shù)及截?cái)囝l率，由文獻(xiàn)[8]可取Av=1.08×10-6，Ωc=0.824 6，Ωr=0.020 6。
采用時(shí)域模擬法[9]和傅里葉變換對上述不平順譜進(jìn)行頻域-時(shí)域轉(zhuǎn)換，得到軌道不平順模型，如圖3所示。
圖3 主動梁軌道不平順樣本
2 車輛-道岔梁剛體動力學(xué)分析
2.1 動力學(xué)方程的建立
采用剛體動力學(xué)分析主動梁時(shí)，需要將整個(gè)系統(tǒng)抽象為力學(xué)系統(tǒng)，主動梁受到磁浮車體和懸浮架重力及軌道不平順激勵，并在其作用下產(chǎn)生振動。為了分析整個(gè)系統(tǒng)的受力情況，將主動梁視為剛體和無數(shù)彈簧阻尼的集合，于是將整個(gè)系統(tǒng)視為3 階彈性阻尼系統(tǒng)，采用拉格朗日方程[10-11]對其建立數(shù)學(xué)模型，即
式中：T是動能；V是勢能；qj表示廣義坐標(biāo)；Qj表示相對應(yīng)的廣義力；D表示能量耗散函數(shù)。
計(jì)算后得到：
式中：k1表示主動梁剛度；k2表示懸浮架剛度；k3表示空氣彈簧剛度；c1表示主動梁阻尼；c2表示懸浮架阻尼；c3表示空氣彈簧阻尼；m1表示主動梁質(zhì)量；m2表示懸浮架質(zhì)量；m3表示磁浮車體質(zhì)量；x1表示主動梁位移；x2表示懸浮架位移；x3表示車體位移；G表示軌道不平順激勵。
2.2 剛體動力學(xué)仿真
采用SIMPACK 軟件對主動梁采取剛體動力學(xué)仿真。在SIMPACK 中，將主動梁與地面鉸接，兩端設(shè)置43 號力元（六軸彈性運(yùn)動連接）模擬主動梁剛度；懸浮架與主動梁采用50 號力元（施加力函數(shù)表達(dá)式）模擬懸浮電磁鐵磁力；車體與懸浮架采用43 號力元模擬空氣彈簧。其二維拓?fù)鋱D如圖4 所示。
圖4 多剛體仿真拓?fù)鋱D
設(shè)置懸浮架以60 km/h 速度勻速行駛，主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 時(shí)的主動梁垂向位移時(shí)域曲線如圖5 所示。
圖5 多剛體仿真結(jié)果圖
由仿真結(jié)果可知，主動梁板厚為30 mm 時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.80 mm；主動梁板厚為35 mm時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.62 mm；主動梁板厚為40 mm 時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.51 mm。所以增加梁剛度，增加梁重量是減少梁振動的有效方法。
3 車輛-道岔梁剛?cè)狁詈险駝臃治?/h2>
主動梁是磁浮道岔梁中跨度最大，長度最長的梁，為了更好的得出與實(shí)際相近的仿真結(jié)果，對中低速磁浮道岔主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治?。因?yàn)檐圀w和懸浮架的變形對道岔梁的變形影響較小，所以在分析道岔的變形時(shí)，將道岔梁作為柔性體，車體和懸浮架視為剛體，對其進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治觥?/p>
該分析建立的模型自由度很大，目前還沒有軟件能較好解決此類問題，一般通過編制仿真程序或采用多個(gè)軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。本文采用ABAQUS和SIMPACK 進(jìn)行聯(lián)合仿真，對中低速磁浮車輛-道岔主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治觥?/p>
為了得到道岔梁的柔性體模型，首先將主動梁三維模型保存成xt 格式，導(dǎo)入ABAQUS 中，然后設(shè)置材料參數(shù)（密度7 850 kg/m3，彈性模量210 GPa，泊松比0.3），并劃分網(wǎng)格，設(shè)置約束，約束類型為耦合，耦合類型設(shè)置為連續(xù)分布。為了進(jìn)行單元縮聚，降低其模型自由度，提高計(jì)算效率[12]，設(shè)置了模態(tài)分析[13]和子結(jié)構(gòu)分析[14]兩個(gè)分析步。并在子結(jié)構(gòu)分析中計(jì)算減縮質(zhì)量矩陣，減縮結(jié)構(gòu)阻尼矩陣及減縮粘性阻尼矩陣，得到inp 和sim 文件。
完成ABAQUS 軟件操作后，將導(dǎo)出的文件導(dǎo)入SIMPACK，利用File Generation 剛?cè)狁詈辖涌趯np 和sim 文件轉(zhuǎn)化為fbi 文件，然后將柔性道岔梁設(shè)置在SIMPACK 中。聯(lián)合仿真流程圖如圖6所示。
圖6 聯(lián)合仿真流程圖
在SIMPACK 中，將主動梁與地面鉸接，兩端設(shè)置43 號力元模擬主動梁支撐；懸浮架與主動梁采用50 號力元模擬懸浮電磁鐵磁力；車體與懸浮架采用43 號力元模擬空氣彈簧，其二維拓?fù)鋱D如圖7 所示。
圖7 柔性體仿真拓?fù)鋱D
為減少計(jì)算量，車體和懸浮架設(shè)計(jì)為剛體，在動力學(xué)分析中物體具有質(zhì)量，質(zhì)心，轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)，不會發(fā)生形變。所以可以采用簡化模型導(dǎo)入得出，其動力學(xué)模型如圖8 所示。
圖8 車岔耦合動力學(xué)模型
設(shè)置懸浮架以60 km/h 速度勻速行駛，得到主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 時(shí)主動梁垂向位移時(shí)域圖像，如圖9 所示。
圖9 柔性體仿真結(jié)果圖
由仿真結(jié)果可知，主動梁板厚為30 mm 時(shí)，主動梁跨中垂向位移為2.17 mm；主動梁板厚為35 mm時(shí)，主動梁跨中垂向位移為1.96 mm；主動梁板厚為40 mm 時(shí)，主動梁跨中垂向位移為1.82 mm。與剛體分析中主動梁板厚對比，柔性體主動梁垂向位移要比剛體主動梁位移大很多。使用柔性體主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治龈c實(shí)際情況接近。
4 結(jié)論
1）基于中低速磁浮道岔主動梁的承載結(jié)構(gòu)特征，通過計(jì)算主動梁縱向多點(diǎn)應(yīng)變建立道岔梁縱向等效剛度曲線，然后采用拉格朗日動力學(xué)方程的方法建立車岔耦合振動動力學(xué)模型，并采用SIMPACK進(jìn)行剛體仿真。然后用ABAQUS 將主動梁有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析和子結(jié)構(gòu)分析，得到結(jié)果與SIMPACK 進(jìn)行聯(lián)合仿真。
2）對中低速磁浮道岔主動梁進(jìn)行剛體動力學(xué)分析，得到列車以60 km/h 速度通過主動梁時(shí)梁板厚為30，35，40 mm 時(shí)的垂向位移分別為2.09，1.84，1.68 mm。小于危險(xiǎn)值[15]，但主動梁板厚對主動梁變形影響很大，增加梁剛度和增加梁重量是減少梁振動的有效方法。
3）將主動梁模型轉(zhuǎn)換為柔性體，懸浮架和車體為剛體進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治鰰r(shí)，得到列車以60 km/h速度通過主動梁時(shí)梁板厚為30，35，40 mm 時(shí)的最大應(yīng)變分別為2.19，1.97，1.82 mm，小于危險(xiǎn)值。得出仿真過程中，將主動梁轉(zhuǎn)化為柔性體進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治龅贸龅拇瓜蛭灰屏看笥趧傮w動力學(xué)分析的垂向位移量。柔性體主動梁更能真實(shí)地反映車輛系統(tǒng)的動力學(xué)性能。
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磁懸浮列車是一種無接觸的地面軌道交通系統(tǒng)，它以速度快、爬坡能力強(qiáng)、轉(zhuǎn)彎半徑小、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等優(yōu)勢被認(rèn)為是21 世紀(jì)交通工具發(fā)展的方向[1]。目前，國內(nèi)外學(xué)者對道岔進(jìn)行了一系列研究。任曉博[2]通過分析長沙磁浮車輛和雙線簡支橋梁，列出了車輛-橋梁耦合振動方程并采用ANSYS APDL 語言編程進(jìn)行了動力學(xué)響應(yīng)及控制仿真分析。王黨雄等[3]對磁浮列車-橋梁系統(tǒng)進(jìn)行了耦合振動特性分析，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)和仿真的對比證明了可以將磁浮列車簡化為均布荷載進(jìn)行分析。Zheng 等[4]建立了5 自由度磁浮列車模型，分析了考慮耦合振動與不考慮耦合振動的車體及橋梁動力響應(yīng)的差異。以上論文主要研究了磁浮列車及軌道的設(shè)計(jì)，多剛體動力學(xué)分析以及實(shí)驗(yàn)中的表現(xiàn)，而很少對磁浮道岔梁進(jìn)行柔性體耦合振動分析。磁浮軌道梁的截面是相同的，而磁浮道岔梁的截面是不斷變化的。磁浮道岔是磁浮列車行駛過程中的薄弱環(huán)節(jié)，道岔梁的主要材料是Q235，因?yàn)檫@種鋼結(jié)構(gòu)沒有阻尼，在軌道不平順激勵和磁浮車體懸浮架的振動影響下，車輛-道岔容易發(fā)生耦合振動，造成打軌或更嚴(yán)重事故[5]。而且僅僅將道岔梁簡化為剛體和彈簧阻尼的結(jié)合對模擬實(shí)際情況可能有誤差情況，因此對磁浮道岔進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治鼍哂兄匾饬x。
磁浮道岔的穩(wěn)定性對磁浮車輛行駛過程中的人員安全至關(guān)重要，道岔的剛度和強(qiáng)度必須滿足要求，道岔自身的結(jié)構(gòu)特性也應(yīng)能承受車輛行駛引起的振動變形。本文以某36 t 滿載磁浮車體和某單跨16.5 m 中低速磁浮道岔主動梁為研究對象，分析車輛-道岔梁的耦合振動情況，主動梁跨中截面圖如圖1 所示。
1 車輛-道岔梁動力學(xué)方程的建立
1.1 主動梁等效剛度的求解
磁浮列車在道岔主動梁上行駛時(shí)，懸浮架上的懸浮電磁鐵對主動梁產(chǎn)生均勻壓力。磁浮列車行駛至主動梁兩端附近時(shí)，由于其下有支座支撐，則主動梁變形較?。划?dāng)磁浮列車行駛至主動梁正中時(shí)，由于此時(shí)離支座最遠(yuǎn)，所以其豎向變形最大。為了得到主動梁縱向等效剛度，采用ANSYS 有限元軟件對主動梁進(jìn)行靜力學(xué)仿真計(jì)算，得到施加均勻載荷和約束條件下主動梁應(yīng)變圖。然后在主動梁上選取若干個(gè)應(yīng)變測量點(diǎn)，得到主動梁豎直方向上的應(yīng)變與縱向距離的函數(shù)關(guān)系為x(l)。設(shè)主動梁上施加的均勻載荷大小為P，則由P=kx得到剛度與主動梁縱向距離的函數(shù)關(guān)系為k(l)，即為等效剛度。主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 的等效剛度曲線如圖2所示。
圖2 主動梁等效剛度曲線
1.2 隨機(jī)激勵
受軌道隨機(jī)不平順激勵的影響，車輛-軌道耦合系統(tǒng)會產(chǎn)生隨機(jī)振動，車輛的振動又會加劇軌道不平順狀態(tài)的惡化，在實(shí)際線路上各種軌道不平順與線路里程有關(guān)的復(fù)雜隨機(jī)過程[6]。從功率譜中可以看出各波的特性以及軌道不平順的頻域變化。常見的軌道不平順功率譜有美國軌道譜，德國軌道譜及中國軌道譜，本文采用德國軌道譜[7]，其高低不平順公式為
式中：S(Ω)軌道功率譜密度，cm2/（rad/m）；Ω軌道不平順的空間頻率，rad/m；Ωc及 Ωr為截?cái)囝l率，rad/m；Av粗糙度系數(shù)，m2/（rad/m）；
因?yàn)橹械退俅鸥×熊囘^道岔時(shí)速度不大于250 km/h，則采用高干擾軌道級別德國軌道譜粗糙度系數(shù)及截?cái)囝l率，由文獻(xiàn)[8]可取Av=1.08×10-6，Ωc=0.824 6，Ωr=0.020 6。
采用時(shí)域模擬法[9]和傅里葉變換對上述不平順譜進(jìn)行頻域-時(shí)域轉(zhuǎn)換，得到軌道不平順模型，如圖3所示。
圖3 主動梁軌道不平順樣本
2 車輛-道岔梁剛體動力學(xué)分析
2.1 動力學(xué)方程的建立
采用剛體動力學(xué)分析主動梁時(shí)，需要將整個(gè)系統(tǒng)抽象為力學(xué)系統(tǒng)，主動梁受到磁浮車體和懸浮架重力及軌道不平順激勵，并在其作用下產(chǎn)生振動。為了分析整個(gè)系統(tǒng)的受力情況，將主動梁視為剛體和無數(shù)彈簧阻尼的集合，于是將整個(gè)系統(tǒng)視為3 階彈性阻尼系統(tǒng)，采用拉格朗日方程[10-11]對其建立數(shù)學(xué)模型，即
式中：T是動能；V是勢能；qj表示廣義坐標(biāo)；Qj表示相對應(yīng)的廣義力；D表示能量耗散函數(shù)。
計(jì)算后得到：
式中：k1表示主動梁剛度；k2表示懸浮架剛度；k3表示空氣彈簧剛度；c1表示主動梁阻尼；c2表示懸浮架阻尼；c3表示空氣彈簧阻尼；m1表示主動梁質(zhì)量；m2表示懸浮架質(zhì)量；m3表示磁浮車體質(zhì)量；x1表示主動梁位移；x2表示懸浮架位移；x3表示車體位移；G表示軌道不平順激勵。
2.2 剛體動力學(xué)仿真
采用SIMPACK 軟件對主動梁采取剛體動力學(xué)仿真。在SIMPACK 中，將主動梁與地面鉸接，兩端設(shè)置43 號力元（六軸彈性運(yùn)動連接）模擬主動梁剛度；懸浮架與主動梁采用50 號力元（施加力函數(shù)表達(dá)式）模擬懸浮電磁鐵磁力；車體與懸浮架采用43 號力元模擬空氣彈簧。其二維拓?fù)鋱D如圖4 所示。
圖4 多剛體仿真拓?fù)鋱D
設(shè)置懸浮架以60 km/h 速度勻速行駛，主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 時(shí)的主動梁垂向位移時(shí)域曲線如圖5 所示。
圖5 多剛體仿真結(jié)果圖
由仿真結(jié)果可知，主動梁板厚為30 mm 時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.80 mm；主動梁板厚為35 mm時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.62 mm；主動梁板厚為40 mm 時(shí)，主動梁中點(diǎn)最大位移為1.51 mm。所以增加梁剛度，增加梁重量是減少梁振動的有效方法。
3 車輛-道岔梁剛?cè)狁詈险駝臃治?/h2>
主動梁是磁浮道岔梁中跨度最大，長度最長的梁，為了更好的得出與實(shí)際相近的仿真結(jié)果，對中低速磁浮道岔主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治?。因?yàn)檐圀w和懸浮架的變形對道岔梁的變形影響較小，所以在分析道岔的變形時(shí)，將道岔梁作為柔性體，車體和懸浮架視為剛體，對其進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治觥?/p>
該分析建立的模型自由度很大，目前還沒有軟件能較好解決此類問題，一般通過編制仿真程序或采用多個(gè)軟件進(jìn)行聯(lián)合仿真。本文采用ABAQUS和SIMPACK 進(jìn)行聯(lián)合仿真，對中低速磁浮車輛-道岔主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治觥?/p>
為了得到道岔梁的柔性體模型，首先將主動梁三維模型保存成xt 格式，導(dǎo)入ABAQUS 中，然后設(shè)置材料參數(shù)（密度7 850 kg/m3，彈性模量210 GPa，泊松比0.3），并劃分網(wǎng)格，設(shè)置約束，約束類型為耦合，耦合類型設(shè)置為連續(xù)分布。為了進(jìn)行單元縮聚，降低其模型自由度，提高計(jì)算效率[12]，設(shè)置了模態(tài)分析[13]和子結(jié)構(gòu)分析[14]兩個(gè)分析步。并在子結(jié)構(gòu)分析中計(jì)算減縮質(zhì)量矩陣，減縮結(jié)構(gòu)阻尼矩陣及減縮粘性阻尼矩陣，得到inp 和sim 文件。
完成ABAQUS 軟件操作后，將導(dǎo)出的文件導(dǎo)入SIMPACK，利用File Generation 剛?cè)狁詈辖涌趯np 和sim 文件轉(zhuǎn)化為fbi 文件，然后將柔性道岔梁設(shè)置在SIMPACK 中。聯(lián)合仿真流程圖如圖6所示。
圖6 聯(lián)合仿真流程圖
在SIMPACK 中，將主動梁與地面鉸接，兩端設(shè)置43 號力元模擬主動梁支撐；懸浮架與主動梁采用50 號力元模擬懸浮電磁鐵磁力；車體與懸浮架采用43 號力元模擬空氣彈簧，其二維拓?fù)鋱D如圖7 所示。
圖7 柔性體仿真拓?fù)鋱D
為減少計(jì)算量，車體和懸浮架設(shè)計(jì)為剛體，在動力學(xué)分析中物體具有質(zhì)量，質(zhì)心，轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)，不會發(fā)生形變。所以可以采用簡化模型導(dǎo)入得出，其動力學(xué)模型如圖8 所示。
圖8 車岔耦合動力學(xué)模型
設(shè)置懸浮架以60 km/h 速度勻速行駛，得到主動梁板厚為30 mm，35 mm，40 mm 時(shí)主動梁垂向位移時(shí)域圖像，如圖9 所示。
圖9 柔性體仿真結(jié)果圖
由仿真結(jié)果可知，主動梁板厚為30 mm 時(shí)，主動梁跨中垂向位移為2.17 mm；主動梁板厚為35 mm時(shí)，主動梁跨中垂向位移為1.96 mm；主動梁板厚為40 mm 時(shí)，主動梁跨中垂向位移為1.82 mm。與剛體分析中主動梁板厚對比，柔性體主動梁垂向位移要比剛體主動梁位移大很多。使用柔性體主動梁進(jìn)行剛?cè)狁詈险駝臃治龈c實(shí)際情況接近。
4 結(jié)論
1）基于中低速磁浮道岔主動梁的承載結(jié)構(gòu)特征，通過計(jì)算主動梁縱向多點(diǎn)應(yīng)變建立道岔梁縱向等效剛度曲線，然后采用拉格朗日動力學(xué)方程的方法建立車岔耦合振動動力學(xué)模型，并采用SIMPACK進(jìn)行剛體仿真。然后用ABAQUS 將主動梁有限元模型進(jìn)行模態(tài)分析和子結(jié)構(gòu)分析，得到結(jié)果與SIMPACK 進(jìn)行聯(lián)合仿真。
2）對中低速磁浮道岔主動梁進(jìn)行剛體動力學(xué)分析，得到列車以60 km/h 速度通過主動梁時(shí)梁板厚為30，35，40 mm 時(shí)的垂向位移分別為2.09，1.84，1.68 mm。小于危險(xiǎn)值[15]，但主動梁板厚對主動梁變形影響很大，增加梁剛度和增加梁重量是減少梁振動的有效方法。
3）將主動梁模型轉(zhuǎn)換為柔性體，懸浮架和車體為剛體進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治鰰r(shí)，得到列車以60 km/h速度通過主動梁時(shí)梁板厚為30，35，40 mm 時(shí)的最大應(yīng)變分別為2.19，1.97，1.82 mm，小于危險(xiǎn)值。得出仿真過程中，將主動梁轉(zhuǎn)化為柔性體進(jìn)行剛?cè)狁詈戏治龅贸龅拇瓜蛭灰屏看笥趧傮w動力學(xué)分析的垂向位移量。柔性體主動梁更能真實(shí)地反映車輛系統(tǒng)的動力學(xué)性能。
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