[发明专利]考虑纵向振动的车辆-轨道耦合动力学分析方法

权利要求书

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，F_Lm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，(x_s,F_Lfs)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，F_t为轨道的切向内聚力，D_t为损伤变量，δ_t为切向相对位移，δ_t0为损伤起始位移，δ_tf为完全失效位移，δ_tmax为加载历史中达到的最大相对位移，F_tm为界面剪切强度，k_t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：

F_wrxi(t)＝-μF_wrzi(t)·sgn(v_slip)

μ＝c·exp(-a·|v_slip|)-d·exp(-b·|v_slip|)

其中，F_wrzi(t)为第i个轮轨接触点的轮轨垂向力，k_H表示非线性赫兹接触刚度，F_wrxi(t)为第i个轮轨接触点的纵向蠕滑力，v_slip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。