列車脫軌分析理論與應用

內容概要

　　《列車脫軌分析理論與應用》系統深入地闡明了列車脫軌分析理論與應用，內容包括彈性系統運動穩(wěn)定性的總勢能判別準則、列車脫軌機理、列車——軌道（橋梁）系統橫向振動穩(wěn)定性的分析方法、列車脫軌能量隨機分析理論、預防列車脫軌措施及預防脫軌標準的制定方法、線路上列車脫軌分析、橋梁上列車脫軌分析以及振幅超限橋梁上的列車走行安全性分析等。書中彈性系統運動穩(wěn)定性的總勢能判別準則涵蓋了運動穩(wěn)定性的物理概念與分析方法，簡便實用《列車脫軌分析理論與應用》可供從事鐵路科研、設計、施工技術人員、管理人員、大專院校師生等一切關注既有鐵路提速及高速鐵路建設的人們閱讀以及力學與工程結構分析工作者參考。

書籍目錄

第一章 彈性系統動力學總勢能不變值原理§1.1 引言§1.2 虛功原理及系統靜力學總勢能不變值原理的主要思想§1.3 彈性系統動力學總勢能不變值原理的導引§1.4 形成系統矩陣的“對號入座”法則§1.5 彈性系統運動穩(wěn)定性的總勢能判別準則第二章 國內外列車脫軌研究概況§2.1 列車脫軌原因§2.2 列車脫軌評判標準§2.3 列車脫軌試驗§2.4 列車脫軌分析§2.5 車輛蛇行運動穩(wěn)定性第三章 國內外列車脫軌研究中的主要問題及我們解決這些主要問題的方法§3.1 預防列車脫軌標準問題§3.2 列車脫軌機理問題§3.3 列車脫軌計算中存在的根本問題第四章 列車一軌道（橋梁）系統振動的自激性質與列車脫軌力學機理§4.1 列車一軌道（橋梁）系統振動的自激性質與系統自激振動的物理概念§4.2 列車脫軌的力學機理§4.3 列車一軌道（橋梁）系統橫向振動穩(wěn)定性與車輛蛇行運動穩(wěn)定性的比較第五章 列車一軌道（橋梁）時變系統橫向振動穩(wěn)定性的分析思路§5.1 現有運動穩(wěn)定性理論不能直接用于列車一軌道（橋梁）系統橫向振動穩(wěn)定性分析§5.2 系統穩(wěn)定性分析理論綜述§5.3 系統狀態(tài)穩(wěn)定及失穩(wěn)與破壞的標志§5.4 列車一軌道（橋梁）時變系統橫向振動穩(wěn)定性的分析思路第六章 列車脫軌能量隨機分析理論§6.1 建立列車脫軌能量隨機分析理論的關鍵性工作§6.2 列車一軌道（橋梁）系統橫向振動能量隨機分析理論§6.3 車輪脫軌幾何準則及列車脫軌全過程計算§6.4 列車一軌道（橋梁）系統橫向振動最大輸入能量ΔPmax與車速V的關系曲線及其增量Δб，max的確定§6.5 評判列車是否脫軌的抗力做功增量Δбur，與輸入能量增量бpr準則……第七章 預防列車脫軌措施及預防脫軌標準的制定方法第八章 對鐵路橋梁橫向剛度限值及其橫向振幅行車安全限值制定方法的認識第九章 京通線上機車、貨車構架蛇行波的測試第十章 秦沈客運專線上高速機車、客車構架蛇行a波的測試第十一章 直線軌道上列車脫軌實例分析第十二章 曲線軌道上列車脫軌實例分析第十三章 橋上列車脫軌實例分析第十四章 橫向振幅超限橋梁上列車走行性分析

章節(jié)摘錄

　　第一章 彈性系統動力學總勢能不變值原理　　§1.1 引言　　系統運動方程的建立是整個系統振動分析過程中最重要（有時是最困難的）的方面。建立系統運動方程的主要方法為：利用達朗培爾（D'Alembert）原理的直接平衡法（常稱為動靜法）。用它建立系統的邊界條件方程比較困難，見算例1.3.1；拉格朗日第二類方程。用它只能建立系統振動方程。它與有限單元法共同用于系統振動方程的建立，相當不便，不能發(fā)揮有限單元法的優(yōu)勢；哈密頓（Hamilton）原理。用它同樣只能建立系統振動方程，不能發(fā)揮有限元法優(yōu)勢；彈性體系動力學虛功原理。比較方便，但文獻都未考慮阻尼力作用。列車一軌道（橋梁）時變系統（簡稱此系統）的輪軌關系非常復雜，上述方法都不能用來建立能考慮輪軌位移銜接條件（車輪位移=鋼軌位移+軌道不平順+輪軌相對位移）的此系統空間振動方程；而輪軌位移銜接條件必須考慮，否則得不出此系統響應的正確解。在此系統空間振動方程中，輪軌位移銜接條件是列車脫軌計算的根本條件，所以上述方法都不能用來計算列車脫軌，必須另辟蹊徑。這就是寫這一章的目的——介紹列車脫軌計算的主要理論基礎?！　∥墨I指出：“從教學上看，代表虛功原理的等式，以及與虛功原理相聯系的數學上的恒等式，是最重要的數學關系。有了它們，其他各個能量原理（定理）的數學證明就都不難了?！边@段論述十分精辟。事實正是這樣，在靜力學中，由虛功原理導出了勢能駐值（文獻稱為不變值）原理、Castigliano定理及功的互等定理，在動力學中，基于虛功原理，導出了拉格朗日方程及哈密頓原理。所以，虛功原理是力學分析中的根本原理。　　研究證明：在變形能函數及外力位能存在的條件下，按最小勢能原理計算比用虛功原理計算容易。文獻指出：“從應用上看，在求解個別的具體問題時，最小勢能原理和最小余能原理用得最多?！蔽墨I假定慣性力和阻尼力的變分為零，得出速度和加速度的變分都等于零，由此導出瞬時最小勢能原理，將體系應變能與慣性力、阻尼力及干擾力做功負值之和稱為體系勢能。由體系動能的變分知，速度變分不能等于零，否則動能變分等于零，哈密頓最小作用原理不成立。所以文獻的假定不合實際。無此假定，就導不出瞬時最小勢能原理，因此，此原理不能成立。　　20多年前，筆者為了建立列車一橋梁時變系統振動方程，用達朗培爾原理，將動力問題轉化為動力平衡問題，仿照靜力學總勢能不變值原理的建立思想，由虛功原理導出了彈性系統動力學總勢能不變值原理（簡稱此原理）。同時感悟到：分析動力系統時，在應用了達朗培爾原理及虛功原理之后，所有作用于系統的力都應該視為有勢力（因為虛位移過程中，時間t瞬時固定，作用于系統的力素不變化），從而提出了彈性動力系統總勢能的概念及此原理。　　……

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