1.一种高速铁路无砟轨道宽频动力学精细化仿真方法,其特征在于,包括:(1)在有限元中建立无砟轨道宽频振动精细化分析模型:该精细化分析模型包括从上至下依次连接的轨道板、充填层、隔离层、底座板和基床支撑层;
无砟轨道精细有限元模型,即轨道板、充填层及底座板的几何尺寸与现场无砟轨道结构尺寸相同,各结构层的力学参数根据现场试验模态参数直接检验并修正;
(11)基于多激励多输出方式试验辨识了现场无砟轨道约束模态参数;
(12)以辨识出的无砟轨道各模态参数为优化目标,基于灵敏度分析和响应面法修正无砟轨道各结构层的力学参数,力学参数包括无砟轨道各结构层的弹性模量、密度以及隔离层等效支撑刚度;
(2)在有限元中获取附加大质量的无砟轨道无约束结构系统的自由模态参数:首先,建立基于步骤(1)中精细化分析模型的无砟轨道附加大质量的无约束结构体系、建立基于步骤(1)中精细化分析模型的基床弹性支撑层底面全约束无砟轨道结构体系;
之后分别对两种结构体系开展模态分析,获取无砟轨道附加大质量的无约束结构体系的自由模态参数、基床弹性支撑层底面全约束无砟轨道结构体系的约束模态参数;
然后对比两种结构体系的自由模态参数和约束模态参数,获取等效原理;
具体的,在有限元中分别分析了无砟轨道附加大质量的无约束结构体系的自由模态特征,以及基床弹性支撑层底面全约束无砟轨道结构体系的约束模态特征;发现两种体系,求解获得的无砟轨道宽频模态特征是一致的,即等效原理;
其中,已获取的附加大质量的无砟轨道无约束结构系统的自由模态参数,用于步骤(3)中的动力学仿真;
(3)在多体动力学软件中进行动力学仿真:
将已获取的附加大质量的无砟轨道无约束结构系统的自由模态参数导入铁路大系统耦合动力学仿真平台,获取简化外荷载形式的无砟轨道动力学控制方程。
2.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道宽频动力学精细化仿真方法,其特征在于,在步骤(1)中,细化有限元最大网格长度并取为扣件间距的1/6。
3.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道宽频动力学精细化仿真方法,其特征在于,在步骤(1)中,还包括现场试验模态参数直接检验并修正无砟轨道宽频振动分析模型各力学参数的方法,具体为:(11)基于多激励多输出方式试验辨识了现场无砟轨道模态参数;
(12)以辨识出的无砟轨道各模态参数为优化目标,基于灵敏度分析和响应面法修正无砟轨道各结构层的力学参数,力学参数包括无砟轨道各结构层的弹性模量、密度以及隔离层等效支撑刚度。
4.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道宽频动力学精细化仿真方法,其特征在于,大质量体附加于无砟轨道的基床支撑层底面;大质量体的节点与基床支撑层底面的全部有限元节点设置成刚臂连接。
5.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道宽频动力学精细化仿真方法,其特征在于,铁路大系统耦合动力学仿真平台包括车辆子系统,所述铁路大系统耦合动力学仿真平台再现高速列车运营时对无砟轨道的动态载荷作用。