●第一章緒論1
第一節我國軌道交通發展概況及動力學問題1
一、我國高速鐵路發展概況1
二、我國重載運輸發展概況6
三、既有鐵路提速發展概況7
四、城市軌道交通發展概況9
第二節輪軌繫統動力學的發展概況12
一、輪軌繫統動力學相關研究12
二、輪軌繫統動力學發展概述15
三、隨機振動理論及其在軌道振動分析中的應用17
第三節車輛-軌道-路基繫統動力學的研究內容19
課後習題22
第二章輪軌關繫23
第一節輪軌接觸幾何關繫23
一、輪對基本特征23
二、鋼軌基本特征24
三、剛性輪對導向原理25
四、輪軌平面接觸幾何關繫29
五、輪軌三維接觸幾何關繫32
第二節輪軌接觸力學關繫35
一、輪軌赫茲接觸理論35
二、輪軌非赫茲接觸理論38
三、輪軌蠕滑與蠕滑率38
四、線性蠕滑理論43
五、非線性蠕滑理論45
課後習題47
第三章車輛振動分析方法48
第一節車輛構造及振動形態48
一、轉向架49
二、輪對及走行原理52
三、彈簧裝置53
四、減振裝置55
五、車輛振動形態57
六、坐標繫定義及車輛振動自由度58
第二節車輛垂向振動分析模型59
一、單自由度車輛垂向振動模型59
二、二自由度車輛垂向振動模型64
三、應用哈密頓原理建立車輛振動方程66
第三節車輛橫向振動分析模型74
一、搖動臺的等效橫向剛度75
二、車體滾擺自由振動75
第四節車輛空間振動分析模型76
一、分離體平衡法77
二、哈密頓原理78
三、矩陣組裝法81
第五節車輛蛇行運動82
一、自由輪對蛇行運動83
二、剛性轉向架的蛇行運動85
三、彈性轉向架的蛇行運動86
第六節車輛動態曲線通過88
一、自由輪對曲線通過89
二、轉向架曲線通過91
三、車輛非線性動態曲線通過95
四、影響曲線通過的因素95
課後習題96
第四章軌道振動分析方法97
第一節軌道結構97
一、鋼軌97
二、軌枕98
三、扣件100
四、有砟道床100
五、無砟道床102
六、軌道結構模型化105
第二節軌道垂向振動分析模型105
一、軌道垂向振動集總參數模型105
二、連續彈性支承疊合梁軌道模型108
三、連續彈性點支承梁軌道模型110
四、彈性點支承軌道模法求解111
五、彈性點支承軌道垂向振動模態法求解116
第三節軌道垂向振動特性穩態解122
一、無阻尼軌道雙層疊合梁模型振動解析解122
二、有阻尼軌道雙層疊合梁模型振動解析解125
三、軌道垂向振動共振頻率特性分析126
第四節軌道垂向振動頻域解127
一、振動分析中的時頻轉換127
二、振動繫統的傳遞函數與脈衝響應129
三、軌道繫統的傳遞函數131
第五節移動荷載作用下的軌道振動特性133
一、連續彈性基礎上單層梁軌道模型133
二、軌道振動與軌道臨界速度的傅裡葉變換法135
第六節軌道橫向振動計算模型139
一、軌道橫向振動分析模型139
二、連續彈性軌道橫向振動求解140
第七節軌道縱向振動計算模型143
一、軌道縱向振動分析模型143
二、連續彈性軌道縱向振動求解144
課後習題145
第五章路基振動分析方法147
第一節路基構造147
一、路基本體147
二、過渡段151
第二節道床及路基的振動參數計算153
一、散粒結構參振質量及剛度的近似計算方法153
二、道床路基的振動參數計算156
第三節路基振動分析的分層建模方法158
一、路基分層疊合梁模型158
二、分層疊合梁模型的求解方法160
第四節路基振動分析的建模方法163
一、平面應變問題的方法163
二、平面應力問題的方法165
三、空間建模方法165
四、道床與路基無拉應力模型167
五、道床應力的隨分析168
第五節路基振動分析的其他建模方法169
一模型169
二、彈性半無限空間建模方法171
課後習題173
第六章輪軌繫統耦合振動分析方法174
第一節車輛-軌道垂向耦合振動分析模型174
一、車輛-軌道垂向耦合振動平面模型174
二、車輛-軌道垂向耦合振動空間模型179
三、車輛-軌道-路基垂向耦合模型180
第二節車輛-軌道空間耦合振動分析模型182
一、半車-軌道空間耦合振動模型183
二、全車-軌道空間耦合振動模型184
第三節輪軌繫統激振源185
一、脈衝激勵模型185
二、諧波激勵模型190
三、動力激勵模型192
四、隨機激勵模型193
第四節連續支承軌道耦合模型的導納法求解199
一、單輪-連續支承梁軌道模型的求解199
二、轉向架-連續支承軌道模型的求解201
第五節車輛-軌道垂向耦合振動模型的頻域求解203
一、全車-軌道垂向耦合平面模型振動方程的組建203
二、半車-軌道垂向耦合空間模型振動方程的組建205
三、半車-軌道垂向耦合空間模型的頻域求解208
第六節半車-軌道空間耦合振動模型的時域求解212
一、模型特點描述及變量選擇212
二、繫統動能、勢能、虛功及振動方程的組建213
三、振動方程的求解方法及過程217
課後習題224
第七章輪軌繫統動力學軟件簡介225
第一節UniversalMechanism225
一、概述225
二、軟件架構和模塊組成225
三、UM鐵道車輛動力學仿真實例227
第二節ADAMS232
一、概述232
二、ADAMS/Rail233
三、ADAMS/Rail運用實例235
第三節ANSYS/LS-DYNA244
一、概述244
二、ANSYS/LS-DYNA功能概述244
三、ANSYS/LS-DYNA應用實例246
第四節SIMPACK249
一、概述249
二、SIMPACK在鐵道行業的應用249
三、SIMPACK輪軌模塊特點250
四、SIMPACK應用實例251
第五節TWINS256
一、概述256
二、TWINS原理介紹257
課後習題259
參考文獻261

本書是在劉學毅教授所著的《列車-軌道-路基繫統動力學》的基礎上，參考眾多車輛動力學、軌道動力學以及輪軌繫統動力學書籍、論文等文獻，面向道路與鐵道工程專業研究生編寫而成，主要包括車輛構造與車輛動力學、軌道構造與軌道動力學、路基構造與路基動力學、輪軌關繫、車輛-軌道-路基繫統動力學、常用動力學軟件的介紹等內容。本書重點在於動力學模型的建立與求解過程，由於繫統動力學應用方面的研究資料眾多，本書難以全面覆蓋，可參考相關領域的專著。通過閱讀本書，可了解繫統動力學的一般建模與求解方法，結合本領域特定研究問題可對模型靈活改進以適應不同專業問題的研究。

趙坪銳,劉學毅 著

    靠前章 緒論
      隨著高速鐵路、重載鐵路的發展，旅客列車的運行速度與貨運列車的牽引質量不斷提高，輪軌繫統中的各種振動加劇，動力學問題表現越來越突出。應用動力學的原理和分析方法，研究解決輪軌繫統在線路線型與結構設計、施工與運營維護中存在的問題，確保列車的運行安全與平穩，優化繫統動力學特性，延長結構使用壽命，是輪軌繫統動力學的主要研究目的和應用途徑。
      本章簡要介紹我國軌道交通運輸(包括高速、重載、提速鐵路及城市軌道交通)的發展概況及其主要技術問題，以及輪軌繫統動力學的發展歷程和車輛-軌道-路基繫統動力學的主要研究對像等。
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