周期性三维轨道结构弹性波耦合与转换

• 作者: 易强 王平 王树国 赵才友 刘伟斌
• 来源期刊: 铁道学报
• 学科: 交通运输
• 关键词: 周期性轨道结构 弹性波 波有限元 耦合与转换 带隙
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 铁道工程、工程管理
• 页码范围: 86-95
• 页数: 10页
• 分类号: U211.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-8360.2022.01.012

摘要

为了研究周期性三维轨道结构中弹性波传播规律,采用波有限元方法建立结构元胞动刚度矩阵,基于Bloch定理求解结构中弹性波波数和特征向量,得到其频散曲线,进一步结合弹性波叠加方法,计算无限长三维轨道结构响应.对比平面半轨道结构模型,三维轨道结构中频散曲线数量增加一倍,出现结构非对称波模态.此外,三维轨道结构中存在明显的弹性波耦合与转换,在同一条频散曲线中,可同时存在以弯曲波或扭转波为主的波模态,并在群速度最小位置发生波模态转换.由于三维轨道结构中存在对称与非对称弹性波模态,轨枕局域共振只与其中一类行波产生单一耦合,因此无法形成完全局域共振带隙.最后,采用振动传递系数验证弹性波在轨道结构中的传播规律,阐明不同荷载激励条件下轨道结构弹性波带隙的表现行为.