1.一种利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、输入钢轨参数到频域加速度公式中;
步骤二、由频域加速度公式获得在松不同数量扣件和不同温度力下的加速度频域曲线;
步骤三、研究每一阶的固有频率随不同温度力的变化,确定随温度变化敏感的某阶敏感固有频率;
步骤四、在不同数量和不同扣件间距下,通过频域加速度公式获得轨温—某阶敏感固有频率曲线,确定松扣件的数量;
步骤五、确定了松扣件的数量和某阶随温度变化敏感的固有频率之后,在实验室模拟仿真工况,通过频域加速度公式得到无温度力时的某阶敏感固有频率的大小;
步骤六、在高速铁路现场实际测量选择一段钢轨,在至少两种不同轨温的工况下,研究某阶敏感固有频率随温度的变化,进而得到轨温—某阶敏感固有频率曲线;
步骤七、将实验室得到无温度力时的某阶敏感固有频率,代入到实际测量所得的轨温—某阶敏感固有频率曲线中,以确定变化后的实际锁定轨温;
步骤八、利用温度力公式计算钢轨的温度力。
2.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤一,用于输入钢轨参数的频域加速度公式为:式中:
其中,
式子改写为下式,表示轨枕支撑处位移:
U=GB+F (2)式中:U=[ut(x1,ω),ut(x2,ω),…,ut(xN,ω)TGi,m=Gt(xi-xm,ω),i,m=1,2,…,N;
轨枕的支撑力:
轨枕处支撑处的位移:
式子改写为:
U=HB (3)其中:式(2)~式(3)整理得:
构成矩阵B:(G-H)B=-F (4)通过式(4)求出式B,然后代入式(1),既求出钢轨频域加速度公式;
xi是轨枕处坐标,xp是锤击点处坐标,FN是钢轨轴向力,E是钢轨弹性模量,I是钢轨惯性矩,Kp是扣件的刚度,Dp扣件的阻尼。
3.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤二,由步骤一中钢轨的参数和频域加速度公式,得到在松不同数量和不同温度力作用下钢轨的固有频率曲线。
4.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤三,分别研究每一阶固有频率在不同温度力作用下的变化曲线和线性关系,曲线斜率即为固有频率随温度力变化的敏感程度;通过判断得到随温度变化敏感的某一阶固有频率,对该阶固有频率进行后续分析。
5.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤四,在松不同数量和不同间距扣件的状态下,研究所述步骤三确定的某阶敏感固有频率随温度力变化情况;当松一定扣件数量时,扣件间距对钢轨的固有频率几乎没有影响;从而,消除了扣件间距对固有频率的影响,提高测量精准度。
6.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤六,实际选择一段服役的钢轨,松步骤四所述扣件量,分别在至少两种不同轨温工况下,测出对应固有频率,得到固有频率随温度变化曲线。
7.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤七,将所述步骤五得到的无温度力工况下的某阶敏感固有频率,代入到轨温—某阶敏感固有频率变化曲线中,进而得到实际锁定轨温的大小。
8.根据权利要求1所述的利用钢轨振动特性获取温度力的方法,其特征在于:所述步骤八,对于步骤六中实际测量的一段钢轨,其实际锁定轨温已知,用温度计直接得到该段钢轨的实际温度;再通过钢轨温度力计算公式σ=EαΔT,计算得到该段钢轨的温度力;其中,E为所测无缝线路钢轨的弹性模量,α为所测无缝线路钢轨的线性膨胀系数,ΔT为轨温的变化量。