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第27 卷 第 1 期 应 用 力 学 学 报 Vol.27 No.1 2010 年 3 月 CHINESE JOURNAL OF APPLIED MECHANICS Mar.2010 文章编号：1000- 4939 （2010 ）01-0063-05 不同轮轨接触模型在车桥耦合振动中的比较 崔圣爱 1 祝 兵 1 黄志堂 1,2 （西南交通大学 610031 成都）1 （四川省交通勘察设计研究院 610017 成都）2 摘要：以工程实例为研究对象，建立了整车-整桥系统耦合振动数值分析模型。考虑车轮的跳轨和 挤密情况，建立了单边弹簧-阻尼系统弹性轮轨接触模型。采用基于多体系统动力学和有限元法结 合的联合仿真技术，计算了两种轮轨接触时动车组列车以不同车速通过大跨度连续桥梁的耦合振 动响应。数值计算结果表明：两种轮轨接触模型的桥梁动力响应比较接近；列车的横向轮轨力、 轮重减载率和脱轨系数相差较大，当速度为 350km/h 时，横向轮轨力增大了 46.5% ，轮重减载率 增大了 130.8%，脱轨系数增大了24.66%；用单边-弹簧阻尼系统弹性轮轨接触模型更符合实际。 关键词：车桥耦合振动；轮轨接触模型；多体系统动力学；有限元法；联合仿真 中图分类号：U448.2 ；U270.1 文献标识码： A 1 引 言 2 车辆动力学模型及轮轨接触 关系 随着列车速度不断提高，轮轨之间接触模型的 选取将直接影响车桥耦合振动模拟计算的准确性。 2.1 列车系统模型 目前主要采用传统动力学分析方法手工推导建立 整车系统的多体动力学建模过程可以通过刚 车辆动力学模型[1-4] ，本文采用多体系统动力学方 体、铰接、约束、力元以及轮轨接触模型等定义 法进行程式化的建模。以特定大跨连续桥为研究对 来确定车辆各部分组件特性及其连接关系，形成 象，考虑到车轮的跳轨和挤密情况，建立了单边弹 一系列的动力学控制方程[5] 。采用多体系统动力 学软件 SIMPACK 建立国产某动力分散式动车组 簧- 阻尼系统组成的弹性轮轨接触模型。利用 的动力学计算模型，轮对通过一系悬挂和转向架 SIMPACK和ANSYS联合仿真技术对桥梁在列车运 的构架相连，转向架通过二系悬挂和车体相连， 行下车桥耦合振动进行了模拟分析，对弹性轮轨接 车体与每个构架之间配有两个横向减振器、两个 触模型和约束轮轨接触模型的响应进行了对比，分 蛇形减振器及两个垂向减振器，并在构架和车体 析了其适用性。 间设有弹性横向止挡。为了限制车体的侧滚角度， 采用子结构建模技术通过数据库调用建立抗侧滚 基金项目：西南交通大学青年教师科研起步项目（2009Q069 ） 来稿日期：2009-01-14 修回日期：2010-03-05 第一作者简介：崔圣爱，女，1981 年生，博士，西南交通大学土木工程学院，讲师；研究方向——车辆与桥梁的耦合振动。 E-mail ：shengai_cui@126.com 64 应 用 力 学 学 报 第27 卷 扭杆装置。多体系统动力学建模除了考虑轮轨接 统所组成的弹性接触。因此，约