基于数值模型和解析模型的钢轨波导特性分析

摘要：

钢轨振动由沿钢轨传递的各类导波构成,是铁路滚动噪声的主要贡献者.为了研究铁路轨道的动力特性,分别基于铁木辛柯梁理论和波导有限元法建立了两种分析模型,推导自由波响应和受迫响应的求解过程,以波数、群速度、速度导纳和衰减率为指标,分析了两种模型条件下钢轨的波导特性.研究结果表明:波导有限元模型包含了钢轨横截面所有的变形特征,可表征6 kH z内钢轨中的8种导波及其特性,反映导波波型交换、群速度互换的现象,以及高阶导波激发引起的导纳峰值;铁木辛柯梁模型可识别包括弯曲波、扭转波和纵波在内的5种钢轨导波,无法揭示截止频率在1.5 kHz以上与钢轨截面变形相关的导波;铁木辛柯梁模型可给出2kHz内合理的钢轨垂向原点速度导纳计算结果.

关键词：波导有限元、铁木辛柯梁、群速度、速度导纳、铁路轨道

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分类号：V211.3(基础理论及试验)

资助基金：国家自然科学基金资助项目U1434208,U1534203;四川省科技支撑计划资助项目2016GZ0333,2018GZ0056;四川省科技服务业示范项目2016GFW0137中铁二院科学技术研究计划KYY201806518-20支持

在线出版日期：2018-11-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：951-957,1016