1 / 50

Track Engineering

Track Engineering. Part II Analysis of interactions Dynamics of Vehicle-track Interactions. Why and what. 為什麼要分析？ 想知道什麼？ 除了分析之外，沒別的辦法嗎？ 分析結果有用嗎？ 要分析什麼？ 與安全有關 與舒適有關 與成本有關 與環境有關. 縱向 耦合程度較低 長焊軌道的穩定性 垂直向耦合 輪軌狀況 軌道狀況 車廂設計 軌道設計與養護 車輛設計 減振減噪. 側向耦合 脫軌安全評估 軌道養護與脫軌. How. Static

nakeisha-johnson
Download Presentation

Track Engineering

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Track Engineering Part II Analysis of interactions Dynamics of Vehicle-track Interactions

  2. Why and what • 為什麼要分析？ • 想知道什麼？ • 除了分析之外，沒別的辦法嗎？ • 分析結果有用嗎？ • 要分析什麼？ • 與安全有關 • 與舒適有關 • 與成本有關 • 與環境有關

  3. 縱向 耦合程度較低 長焊軌道的穩定性 垂直向耦合 輪軌狀況 軌道狀況 車廂設計 軌道設計與養護 車輛設計 減振減噪 側向耦合 脫軌安全評估 軌道養護與脫軌

  4. How • Static • Beam + foundation + point load • Simplification • Beam model • Foundation model • Contact problem • Superposition • Finite element analysis

  5. EIy’’’’+ky = 0 y(±∞)=0, y’(0)=0, EIy’’’(0)=P/2 P ∞ ∞ EI [Nm2] x k [N/m2] y

  6. Backcalculate k • Foundation characteristics: poor - good • Foundation modulus C [N/mm3] 0.02 - 0.20 • Spring constant c [kN/mm] 5.5 - 55 • Foundation coefficient k [N/mm2] 9 - 90 • Characteristic length L [m] 1.30 - 0.70

  7. P1 P2 a EI1 k1 EI2 k2

  8. P: kN; r : mm; smean: N/mm2

  9. Sleeper stress • Max. force on sleeper : Fmax=k·a·y0 • Max. moment : Mmax =Fmax·u/4 P P u

  10. Dynamic • Loads  varies with time • Periodic • Impact • Stochastic • Structures • Mass • Damping Coupled Vehicle/track interactions • 如何進行耦合分析 • 建立數學模型，以反映車輛-軌道耦合現象 • 求解，數值分析 • 基本參數的擷取

  11. Fixed load with varying magnitude Boundary conditions: EIy’’’’(0,t)=Qei2pft; y’(0,t)=0; y(∞,t)=0 Moving load Q = d (x-vt)

  12. Wheel-rail interaction

  13. 版式軌道；浮式道床；梯式軌道 • 道渣軌道

  14. x = x0 + x’ + vt

  15. 側向力的重要性 • 軌道破壞 • 行車穩定 • 脫軌安全 • 側向力來源 • 摩擦  蠕滑力 • 接觸角  垂向力

  16. F Adhesion limit Resistance 牽引力 F=P/v 加速力 減速力 vmax V

  17. 摩擦力 = N·m • 這個值的意義 • 摩擦力是定值？ 隨時在變？ 如何變？ • 蠕滑力？ 滑動區：動摩擦力 黏著，但有相對移動區：未達最大摩擦

  18. 平行接觸面剪切力(shear stress)  變形量 • 材料力學：力 與 變形量之關連  係數 • 蠕滑力 與 蠕滑率之關連  蠕滑係數 • Fx、Fy：縱向、側向蠕滑力；Mx：旋轉蠕滑力矩 • f11、f22：縱向側向蠕滑係數；f33：旋轉蠕滑係數 • f23：旋轉/側向蠕滑係數

  19. 蠕滑係數 • f11 = G (ab) C11 • f22 = G (ab) C22 • f23 = G (ab)3/2 C23 • f33 = G (ab)2 C33 • G：輪、軌材料合成剪力係數 • a、b：接觸橢圓長半軸和短半軸 ？ • Cij：Kalker係數(査表) ？

  20. b a

  21. 蠕滑率 • V : 輪對質心前進速度 • Vw1: 鋼輪接觸點前進速度 • Vr1: 鋼輪純滾動速度 • Ww3 : 上方物體的角速度 • Wr3: 下方物體的角速度

  22. 滾動速度為何不等於前進速度 y

  23. 蠕滑率之計算 • V, f, y, RR, RL 速度差 • 接觸角 dR, dL  速度差座標轉換  xx, xy, xsp (輪軸組座標  接觸面座標) • 接觸角是固定值嗎？ • 滾動速度是定值嗎？ • 接觸點座標  接觸角、滾動半徑

  24. 接觸點座標如何決定

  25. 法向力 Kalker Hertz d

  26. 力 座標轉換 角度 位移

  27. 要解決什麼問題 振動 噪音 平穩 軌道養護標準 行車安全判定 系統評估 工具在哪裡？ 程式難覓 技術自主 創新突破 困難才剛要開始

  28. 頻率域的意義、與時間域的關係 • 傅立葉轉換 • 參數隨頻率而變？ • 材料 • 模型 • 分析步長 (時間增量) (你希望多麼精緻的動畫影片？) • 你知道自己需要怎麼樣的精確度嗎？ • 你如何確定分析結果是對的？是可信的？

More Related