交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合方程的收敛性讨论

摘要：

运用有限元法建立车辆-轨道非线性耦合系统动力分析模型，该模型将车辆-轨道系统以轮轨接触为界限分成车辆，轨道两个子系统并通过轮轨接触力的平衡和位移协调条件耦合在一起。通过交叉迭代算法分别求解车辆，轨道系统的运动方程，此时每一步都需要判断使之满足轮轨几何相容条件和相互作用力平衡条件，这样对时间步长的选取要求较高，但是如果时间步长超过某一限值，易于导致迭代失败。引入了修正因子对轮轨接触力进行修正，这不仅可以放宽对时间步长的选取，还能加速收敛，提高计算效率。为验证算法的正确性，不仅进行了算例验证，还给出了引入修正因子的交叉迭代算法求解车辆-轨道非线性耦合系统动力学方程的算例，算例中考虑了不同的时间步长和不同的修正因子对交叉迭代算法收敛速度的影响。计算结果表明引入修正因子的交叉迭代算法具有程序编制简单、收敛速度快、用时少、精度高的优点。

关键词：修正因子、时间步长、交叉迭代算法、车辆-轨道非线性耦合

分类号：U213.2+12(铁路线路工程)

资助基金：国家自然科学基金项目U1134107

在线出版日期：2015-07-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：23-31