三种形式的浮置式轨道结构的模态对比分析（三）

hanmo888521

   经典图书

3计算结果及分析
结构模态是振动系统特性的一种表征。输出模态参数主要包括固有频率和振型。由此可得到两种浮置式轨道结构在激振力作用下以及在不同参数变化的影响下产生共振的固有频率和在各阶频率下结构的相对变形(即振型)。
3.1固有频率的对比分析
浮置式轨道结构是将具有一定质量和刚度的混凝土道床浮置在隔振器上，构成质量—弹簧—隔振系统。根据理论分析可知， 尽管浮置式轨道结构具有很多高阶振动模态，但当列车通过时对隔振效果起关键作用的是浮置式轨道结构系统的固有振动频率，尤其是低阶固有频率。为此，本文计算了三种浮置式轨道板在各种不同参数影响下的前6阶固有频率， 结果如表所示：三种浮置式轨道结构的前6阶固有频率，对比结果如表1到表3所示。

从表1~表3以及图4~图6中可以得出：三种不同形式的浮置式轨道结构的相似之处表现为：①三者的固有频率都是与轨道自身结构每延米的质量有关，在其他参数不变的条件下，质量越大，固有频率越低；②三者的固有频率同时也和轨道板下减振结构的支撑刚度有关，在其他参数不变的情况下，支撑刚度越小，固有频率越低；③三种形式的浮置式轨道固有频率都随着钢轨扣件刚度的增加而稍有增大但变化不明显，这说明钢轨扣件刚度的变化对于浮置式轨道的固有频率影响并不是很大，但是在条件允许的情况下应尽可能的选择较小刚度的扣件，从而达到降低轨道板的固有频率的目的。

图 4 随轨道板长度变化趋势图

图 5 随轨道板厚度变化趋势图

图 6 随钢轨扣件刚度变化趋势图

3.2振型的对比分析
振型是每一结构所固有的振动表现形态，是结构各点相对振动量之间的关系， 它不随测试条件和测试方法的改变而改变。通过HyperView软件可以分别显示两种浮置式轨道结构的振型。由于相对于每一种轨道结构的同阶振型的变形趋势都是一样的，所以本文只对比分析了三种浮置式轨道结构系统在所有外部参数都相同的条件下的前6阶振型的瞬时图画(振幅)，由于篇幅有限，本文只截取第五阶与第六阶振型图，如图7和图8所示。

振型是结构的相对变形，反映了结构所固有的振动表现形态。通过有限元软件获得的振型，展示了浮置式轨道结构的固有振动形态，为分析浮置板轨道结构振动状态和系统的设计及改进设计提供了理论依据。
4结语
从对三种不同形式的浮置式轨道结构的模态分析结果得到了三者前六阶的固有频率和振型，对各阶振型分析得出：在满足其他外部条件的情况下，浮置式轨道结构应优先选择每延米质量较大、板下减振材料刚度较小、钢轨扣件刚度较小的形式来降低各阶固有频率。而从三者振型的对比分析中我们发现：单就轨道板的变形而言，三者大体相似。而此结果同时为浮置式轨道的其他动力特性的分析如谐响应、频谱分析等提供了一个关键的模态参数。
5参考文献
[1]梅早临,耿传智,梅早强等.浮置板轨道结构振动模态分析.城市轨道交通研究,2004
[2]马娜,李成辉.梯形轨枕竖向振动模态分析.工程力学,2010,第27卷第5期
[3]谢彦,贺玲凤.模态分析在梯形轨枕轨道结构上的应用.山西建筑2009,第35卷第35期
[4]耿传智,田苗盛,董国宪.浮置板轨道结构的振动频率分析.城市轨道交通研究,2007
[5]周宇,许玉德,李海峰.梯子式轨道结构系统[J].城市轨道交通研究,2002(1):21-23.
[6]齐琳,夏禾,任静.梯形轨枕的减振特性及论证[J].铁道标准设计,2007(10):67-70
[7]梅早临等.振动模态分析在浮置板轨道结构上的应用.铁道标准设计,2004(11): 5―7
[8]王文斌,刘维宁,马蒙等.梯形轨道系统动力特性及减振效果试验研究.中国铁道科学,2010,第31卷第2期(end)