铁路计算机仿真技术PDF电子书下载

第一章 铁路计算机仿真技术的发展和基本要素 1

第一节 引言 1

一、计算机仿真的定义 1

二、铁路计算机仿真分析的主要特点 2

第二节　计算机仿真技术的类型 2

一、虚拟产品开发技术 2

二、虚拟现实技术 3

三、控制系统仿真 4

四、多学科耦合仿真 4

五、计算机仿真技术流程 4

第三节　计算机仿真平台 5

一、计算机仿真硬件 5

二、常用计算机仿真商业化软件 7

第四节 铁路计算机自编仿真软件的开发 10

一、车桥耦合动力学分析 10

二、列车纵向动力学分析 12

第二章 列车—线路系统计算机仿真技术 13

第一节　基本理论与方法 13

一、有限元法 13

二、非线性问题的物理意义和数学模型 19

三、网格划分的基本原则 21

四、轨道不平顺及其数学描述 21

五、轮轨接触理论 35

第二节　高速铁路平纵断面设计优化 48

一、仿真计算软件及模型验证 48

二、350km/h高速铁路线路设计优化 51

第三节　列车—轨道—路基耦合系统动力学 61

一、列车—轨道仿真模型的建立 61

二、列车—轨道耦合系统分析 64

三、温度场作用对轨道结构的影响分析 71

四、列车—道岔耦合动力学分析 84

五、列车—轨道—路基动力学分析 87

第三章 桥梁的力学行为计算机仿真技术 93

第一节　列车—桥梁耦合系统动力学仿真 93

一、列车—桥梁耦合系统动力学仿真模型的建立 93

二、仿真模型的验证 102

三、重要动力学参数的选择 108

四、桥梁共振仿真分析 111

五、桥梁动力学性能分析实例 116

第二节 高速列车—轨道—曲线桥耦合系统动力学 120

一、耦合系统仿真模型的建立 120

二、高速列车—有砟轨道—曲线桥耦合系统动力性能 131

三、耦合系统动力性能影响因素分析 133

四、高速列车—无砟轨道—曲线桥耦合系统动力性能 138

第三节　桥梁非线性地震响应分析 141

一、基本理论 141

二、地震振动方程及地震地面运动模拟 142

三、桥梁地震反应的非线性效应分析方法 145

四、高速铁路采用橡胶支座高架桥的空间地震反应 147

五、高架简支梁桥非线性碰撞地震反应 168

第四节　大跨度桥梁抗风分析 182

一、脉动风场的模拟原理 183

二、作用于桥梁的风荷载 185

三、工程应用实例 186

第五节　复合结构桥梁性能 188

一、复合结构桥梁概述 188

二、钢管混凝土拱桥稳定性 189

三、组合结构桥梁中栓钉剪力键受力特性 193

四、组合结构桥梁接合刚度 197

五、混凝土徐变对钢—混凝土组合结构桥梁长期性能影响 201

六、连续复合刚构桥墩梁刚性节点的仿真 205

七、基于曲率模态法的桥梁结构损伤识别 214

第四章 车辆系统计算机仿真技术 220

第一节　列车纵向动力学 220

一、列车纵向动力学仿真计算基本模型 220

二、重载列车纵向动力学方程的数值解法 223

三、重载组合列车Locotrol装备的原理及数学模型 225

四、软件主要功能和特点 226

五、大秦线重载运输仿真计算 227

第二节　车辆和转向架的虚拟制造技术 243

一、虚拟样机制造技术研究现况与发展趋势 243

二、客车转向架的虚拟样机技术 247

三、货车转向架的虚拟样机技术 253

四、新型空气弹簧的数字设计研究 265

五、200km/h动车组动力学性能 271

六、虚拟技术在现代铁道机车车辆发展中的应用展望 280

第三节　铁道车辆大型碰撞问题 281

一、铁道车辆碰撞数字仿真研究现状 281

二、薄壁方管吸能特性的数字模拟 283

三、PAM-CRASH软件功能 290

四、城轨车辆耐碰撞结构设计 291

第五章 列车气动力学计算机仿真技术 313

第一节　列车气动力学概述 313

一、列车气动力学的重要性 313

二、列车气动力学问题探讨 313

三、列车气动力学研究方法及概况 315

四、仿真技术现状及发展趋势 317

第二节　列车气动力学仿真 319

一、气动力学的研究方法 319

二、稳态流动下的SIMPLE方法 319

三、瞬态流动下的SIMPLE方法 323

四、移动网格技术 323

五、STARCD软件主要特点 325

第三节　计算模型的建立 326

一、模型的选取和简化原则 326

二、计算车型 327

三、列车行驶环境的确定和坐标系的建立 330

四、数值模拟边界条件的确定 331

第四节　列车外流场 331

一、列车外部压力场研究 331

二、列车外部流场研究 336

第五节　列车风 342

一、流线型车体列车风基本特征 342

二、钝头型车体列车风基本特征 349

第六节　列车过隧道和交会问题 354

一、隧道压力波基本特征 355

二、列车交会压力波基本特征 357

第六章 轮轨滚动噪声计算仿真技术 361

第一节　铁路噪声声源及传播规律 361

一、铁路噪声声源 361

二、铁路噪声传播特性及规律概述 362

第二节　轮轨滚动噪声仿真分析模型 366

一、未考虑轨枕的模型 366

二、考虑轨枕的模型 367

三、激励模型 367

四、车轮模型 368

五、轨道模型 368

六、轮轨接触模型 369

七、轮轨及轨枕振动响应计算模型 369

八、轮轨和轨枕噪声辐射模型 369

第三节　振动分析 369

一、车轮振动 369

二、钢轨振动 372

三、接触区振动 374

第四节　辐射分析 377

一、基本概念 377

二、辐射模型 378

第五节　噪声仿真分析算例 381

一、轮轨噪声分析 381

二、路堤轨道滚动噪声分析 383

第七章 牵引供电系统及弓网受流系统计算机仿真技术 392

第一节　牵引供电系统仿真 392

一、牵引供电系统模型 392

二、牵引供电系统模型求解方法 393

三、牵引供电系统能力仿真计算 393

四、牵引接触网电流及其对通信线干扰的仿真计算 398

五、牵引负荷对电力系统影响的仿真计算 399

六、牵引计算工程实例 399

第二节　接触网—受电弓相互作用仿真 407

一、接触网—受电弓系统的受流特点 407

二、弓网受流系统必须符合的基本条件 407

三、研究解决接触网方法 408

四、接触网和受电弓模型的建立 408

五、接触网和受电弓系统仿真计算工程实例 413

第八章　铁路运输组织系统计算机仿真技术 422

第一节　运输组织优化理论 422

一、动态规划理论 422

二、动态规划模型的建立与求解 424

第二节　网络流及其应用 425

一、网络流与最大流最小截集定理 425

二、最大流的算法 426

三、最小费用最大流问题 427

第三节　铁路运输组织仿真分析 428

一、运输组织基本理论 428

二、列车开行方案编制理论 431

三、车站技术作业仿真 434

四、列车区间运行仿真 438

第四节　铁路货物运输装载加固方案仿真 442

一、装载加固方案冲击试验仿真计算 442

二、长钢轨运输装载加固方案线路运行仿真计算 445

参考文献 451