1.一种计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1.建立道床-路基系统的有限元模型;
S2.在道床-路基系统上的扣件点位置施加单位脉冲激励,并收集道床-路基系统扣件点及除扣件点外位置的动力响应,所述扣件点位置包括激励位置及相邻的若干个扣件点位置,所述动力响应包括位移和速度,并建立相应的格林函数h(t),除扣件点外位置的动力响应包括位移、速度、加速度以及应力张量、应变张量,并建立相应的格林函数G(t);建立单位脉冲激励下道床-路基系统的动力响应数据库;
S3.建立车辆-钢轨系统的动力学模型,将扣件对车辆-钢轨系统的作用视为系统外力;
将扣件对道床-路基系统的作用视为系统外力,通过扣件对车辆-钢轨系统的作用、扣件对道床-路基系统的作用及步骤S2中单位脉冲激励三者的关系,将车辆-钢轨系统与道床-路基系统耦合起来,并计算车辆-钢轨系统的动力响应,所述步骤S3中计算车辆-钢轨系统的动力响应通过以下步骤实现:S3-1.建立车辆-钢轨系统的振动微分方程;
S3-2.设置车辆-钢轨系统振动微分方程的初值条件;
S3-3.对车辆-钢轨系统进行数值求解,得到车辆-钢轨系统的动力响应和道床-路基系统扣件点位置的动力响应;
S4.基于步骤S2中道床-路基系统除扣件点外位置的动力响应,以及步骤S3中车辆-钢轨系统与道床-路基系统扣件点位置的动力响应,获得车辆-轨道耦合系统的动力响应。
2.根据权利要求1所述的计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于:所述步骤S2中单位脉冲激励的方向向下垂直于道床-路基系统。
3.根据权利要求1所述的计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于:所述步骤S2中单位脉冲激励施加于同一道床横断面上的两个扣件点处,且两个所述单位脉冲激励同步施加。
4.根据权利要求1所述的计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于:所述车辆-钢轨系统的动力响应包括扣件点位置受到扣件作用的动力响应Frs(t),以及除扣件点外位置的动力响应。
5.根据权利要求4所述的计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于,所述步骤S3-3的计算过程为:S3-3-1.对于第m个积分步,利用所述步骤S2得到的格林函数h(t),以及前m-1个积分步的道床-路基系统受到扣件作用的动力响应,通过杜哈美积分计算当前积分步的道床-路基系统扣件点位置的位移和速度;
S3-3-2.利用数值显式积分法求解当前积分步车辆-钢轨系统的位移和速度,并结合所述步骤S3-3-1得到的道床-路基系统扣件点位置的位移和速度,得到当前积分步的车辆-钢轨系统受到扣件作用的动力响应;
S3-3-3.利用当前积分步车辆-钢轨系统的位移和速度,通过平衡条件得到当前积分步的车辆-钢轨系统的加速度;
S3-3-4.如此循环,得到车辆-钢轨系统的动力响应。
6.根据权利要求5所述的计算车辆-轨道耦合系统动力学的方法,其特征在于:所述步骤S4利用所述步骤S2得到的格林函数G(t),以及所述步骤S3得到的动力响应Frs(t),通过杜哈美积分计算道床-路基系统的动力响应。