车辆轮轨冲击振动系统非线性动力学特性研究

【作者】 金洋； 李万祥； 张红兵；

【机构】 兰州交通大学机电工程学院；

【摘要】 车辆系统中存在着许多非线性元件,例如:空气弹簧、液压减震器、橡胶堆等,对系统振动性能有着巨大的影响,而列车在钢轨上运行时,系统存在着许多不平顺性、随机性激励:轨道不平顺、钢轨焊接接头不平顺、车轮踏面擦伤、车轮扁疤,这些外激励对车辆系统的振动影响随着车速的变化而变化。考虑钢轨焊接接头造成的高低不平顺,空气弹簧的强非线性,建立了二自由度车辆轮轨冲击振动系统模型,并且利用ABAQUS拟合了钢轨等效冲击刚度系数与阻尼系数。选择一个轮轨定冲击界面作为Poincaré截面,采用变步长四阶Runge-Kutta数值方法求解系统响应,结合分岔图、相图、Poincaré映射、时域与频域响应等方式分析了该系统的动态特性,验证了车辆轮轨冲击振动系统中存在着通过Hopf分岔、内依马克沙克分岔最终进入混沌状态的非线性动力学行为,发现了在不同系统参数下该系统的分岔形式以及运动状态,且具有丰富且复杂的非线性动力学行为变化。对车辆轮轨冲击振动系统分岔与混沌特性的研究,可以为工程实际中提高列车运行稳定性,以及列车减振设计中混沌预测和控制提供参考依据。更多还原