1.一种考虑纵向振动的车辆‑轨道耦合动力学分析方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:获取车辆参数、轨道参数和界面参数;
S2:设定积分步长、运行终止时间以及车辆‑轨道系统的初始位移和速度,并读取不平顺样本;
S3:利用步骤S2中读取的不平顺样本,并基于快速显示积分方法计算出下一时刻车辆‑轨道系统的位移和速度;
S4:利用步骤S3中计算出的车辆‑轨道系统的位移和速度,分别计算出车辆的牵引力矩、扣件纵向阻力、轨道板与CA砂浆界面的切向内聚力、轮轨垂向力、轮轨纵向蠕滑力以及车辆子系统与轨道子系统的线性内力;
S5:根据步骤S4计算出的牵引力矩、轮轨垂向力、轮轨纵向蠕滑力和车辆子系统的线性内力,计算出车辆子系统的加速度;根据步骤S4计算出的扣件纵向阻力、轨道板与CA砂浆界面的切向内聚力、轮轨垂向力、轮轨纵向蠕滑力和轨道子系统的线性内力,计算出轨道子系统的加速度;
S6:记录动态响应数据;
S7:判断分析时间是否达到设定的运行终止时间,若未达到,则继续执行步骤S3至步骤S7,并将步骤S5中计算出的车辆子系统和轨道子系统的加速度代入步骤S3中,用于计算下一时刻车辆‑轨道系统的位移和速度;若达到,则结束分析。
2.如权利要求1所述的考虑纵向振动的车辆‑轨道耦合动力学分析方法,其特征在于,步骤S4中,根据车辆子系统的速度,计算出牵引力矩。
3.如权利要求1所述的考虑纵向振动的车辆‑轨道耦合动力学分析方法,其特征在于,步骤S4中,扣件纵向阻力的计算方式为:其中,FLm为扣件纵向阻力,x表示轨道紧固件的纵向位移,σ0为x=0时Dahl摩擦模型的摩擦曲线的斜率,(xs,FLfs)被定义为参考状态,能够在运动过程中更新。
4.如权利要求1所述的考虑纵向振动的车辆‑轨道耦合动力学分析方法,其特征在于,步骤S4中,轨道板与CA砂浆界面的切向内聚力的计算方式为:其中,Ft为轨道的切向内聚力,Dt为损伤变量,δt为切向相对位移,δt0为损伤起始位移,δtf为完全失效位移,δtmax为加载历史中达到的最大相对位移,Ftm为界面剪切强度,kt为未发生损伤时界面剪切刚度。
5.如权利要求1所述的考虑纵向振动的车辆‑轨道耦合动力学分析方法,其特征在于,步骤S4中,轮轨垂向力和轮轨纵向蠕滑力的计算方式为:Fwrxi(t)=‑μFwrzi(t)·sgn(vslip)
μ=c·exp(‑a·|vslip|)‑d·exp(‑b·|vslip|)其中,Fwrzi(t)为第i个轮轨接触点的轮轨垂向力,kH表示非线性赫兹接触刚度,Fwrxi(t)为第i个轮轨接触点的纵向蠕滑力,vslip为第i个轮轨接触点的车轮与钢轨之间的蠕滑速度,μ为轮轨接触界面的黏着系数。