非线性铁路车辆系统的时间积分算法

摘要：

研究了铁路车辆系统中存在的非线性因素,介绍了修正双步长显式法,给出了该算法的数学表达式.基于简化的非线性车辆系统动力学模型,利用铁路车辆系统中的5个典型非线性算例,对比分析了修正双步长显式法、Newmark法、Wilson-θ法、Runge-Kutta法、翟方法和精细积分法,指出了这些算法在非线性铁路车辆系统中的适用范围.研究结果表明:Newmark法和Wilson-θ法不适用于非线性铁路车辆系统;Newmark法、Wilson-θ法和Runge-Kutta法在包含非线性垂向轮轨力的车辆系统中会产生虚假振荡;仿真时间为2 s,时间步长分别为0.4、0.1、0.01 ms时,修正双步长显式法的耗时分别为0.198、0.829、7.772 s,在6种算法中耗时最短或较短;当非线性铁路车辆系统的自由度较大时,推荐采用修正双步长显式法和翟方法.

关键词：车辆工程、非线性系统、时间积分算法、数值模拟、垂向动力学

所属期刊栏目：16

分类号：U270.11(车辆工程)

资助基金：国家自然科学基金项目51275432,51405402,51505390;四川省科技计划项目2014JY0242

在线出版日期：2016-06-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：88-94