轨道车辆结构分析理论PDF电子书下载

交通运输

作者：田红旗编着
出版社：长沙：中南大学出版社
出版年份：2009
ISBN：9787811057133
页数：372 页

图书介绍：本书结合轨道车辆的结构特点对轨道车辆的结构强度计算理论进行了系统研究和理论探讨。查看图书目录点击购买PDF全本电子书上一篇：个人安全与社会责任下一篇：船舶柴油机 《轨道车辆结构分析理论》目录 标签：编着轨道车辆理论结构

第一章绪论1

1.1轨道车辆结构分析的主要内容1

1.2有限单元法的基本概念2

1.3涉及的力学基础理论8

1.4本书涵盖的内容10

第二章轨道车辆承受的载荷及结构分析标准12

2.1作用于车体上的载荷和组合13

2.1.1作用于车体上载荷13

2.1.2作用于车体上载荷的组合24

2.2作用于转向架上的载荷和组合25

2.2.1作用于转向架上的载荷25

2.2.2作用于转向架上载荷的组合45

2.3轨道车辆结构分析标准45

第三章杆系结构计算理论基础47

3.1静定结构与超静定结构47

3.1.1几何不变体系47

3.1.2静定结构、超静定结构49

3.2结构位移计算51

3.2.1虚功和虚功原理51

3.2.2载荷作用下的静定结构位移计算54

3.2.3弹性结构的互等定理57

3.3力法59

3.3.1超静定结构多余联系解除方法59

3.3.2力法基本原理61

3.3.3力法的典型方程及计算步骤63

3.3.4结构对称性利用65

3.4位移法68

3.4.1等截面直梁的转角位移方程69

3.4.2等截面直梁支座位移的杆端内力71

3.4.3位移法的基本未知数和基本结构72

3.4.4位移法的典型方程及计算步骤75

3.4.5结构对称性利用77

第四章线弹性体结构计算理论基础79

4.1线弹性体结构计算概述79

4.2弹性力学中的几个基本概念80

4.2.1作用于弹性体的外力80

4.2.2应力与应力状态82

4.2.3位移、形变与形变状态85

4.3弹性力学中的几个基本假设86

4.4弹性力学空间问题基本方程87

4.4.1平衡微分方程88

4.4.2应力分量边界值与面力分量的关系89

4.4.3主应力和应力不变量90

4.4.4最大、最小正应力和剪应力93

4.4.5位移分量、应变分量、几何方程95

4.4.6主应变和应变不变量99

4.4.7物理方程100

4.5弹性力学平面问题物理方程102

4.5.1平面应力问题102

4.5.2平面应变问题103

4.6弹性力学基本方程的矩阵、张量形式104

4.6.1基本方程的矩阵形式104

4.6.2基本方程的张量形式107

4.7微分方程等效积分“弱”形式的虚功原理111

4.7.1等效积分的“弱”形式112

4.7.2虚位移原理113

4.7.3虚应力原理115

第五章弹性静力学问题有限单元法119

5.1杆系结构基本单元119

5.1.1二力杆单元120

5.1.2等截面直梁单元128

5.2杆系结构静力分析过程133

5.2.1桁架结构静力分析133

5.2.2结构静力分析过程小结143

5.3平面问题基本单元146

5.3.1常应变三结点三角形平面板单元147

5.3.2双线性位移模式四结点矩形平面板单元154

5.3.3等参曲边平面板单元——曲边四边形平面板单元159

5.4单元位移模式及有限单元法解的收敛165

5.5空间问题基本单元169

5.5.1常应变四面体单元169

5.5.2轴对称问题的三角形截面环单元172

5.6承受法向载荷的二维形状单元177

5.6.1四结点矩形弯曲板单元178

5.6.2平面壳体单元183

5.7等参单元数值积分法185

5.7.1数值积分概述185

5.7.2一维高斯积分186

5.7.3二维、三维高斯积分189

5.8大型线性方程组的解法190

5.8.1矩阵三角分解法的基本原理190

5.8.2平方根法（Cholesky分解法）191

5.8.3改进的平方根法（L·D·LT分解法）192

5.9轨道车辆结构静强度计算194

5.9.1建立结构计算力学模型194

5.9.2选定用于结构计算的载荷及其组合方式197

5.9.3互联单元的偏心连接——主从结点及虚拟弹性臂单元199

5.9.4关于应力计算结果的处理209

第六章弹性动力学问题有限单元法211

6.1弹性动力学有关问题211

6.1.1动力学问题分类211

6.1.2动力荷载212

6.1.3结构计算过程213

6.2质量矩阵214

6.3固有振动频率和主振型217

6.3.1结构的固有振动频率和主振型217

6.3.2正则振型的幅值及其对质量、刚度矩阵的正交性219

6.4模态分析与动力求解的振型叠加法222

6.4.1模态分析223

6.4.2求解单自由度系统振动方程230

6.4.3振型叠加法进行动力求解的全过程236

6.5大型特征值问题的解法238

6.5.1逆迭代法238

6.5.2子空间迭代法243

6.5.3Ritz向量、Lanczos向量直接叠加法244

6.6动力求解的直接积分法250

6.6.1中心差分法251

6.6.2Newmark方法256

6.6.3Wilson-θ法基本原理259

6.7轨道车辆结构动强度分析260

第七章材料非线性理论263

7.1材料塑性变形与非线性问题263

7.2塑性力学基础知识264

7.2.1材料塑性变形的规律及特点264

7.2.2应力、应变状态272

7.2.3应变速率、应变增量、应力增量276

7.3塑性力学基本方程278

7.3.1复杂应力状态下弹性区与塑性区分界面的确定279

7.3.2杜拉克（Drucker）强化公设288

7.3.3增量理论、增量型（弹）塑性本构关系291

7.3.4全量理论、全量型弹塑性本构关系298

7.4非线性代数方程组的数值解法305

7.4.1直接迭代法305

7.4.2牛顿法和修正的牛顿法307

7.4.3增量法309

7.5材料非线性问题有限单元法313

7.5.1材料非线性弹性问题有限单元法314

7.5.2材料弹塑性问题有限单元法315

7.5.3载荷增量步长的自动选择323

7.6轨道车辆结构分析的材料非线性计算325

第八章几何非线性理论327

8.1几何非线性问题的应变、应力度量327

8.1.1几何方程与应变度量327

8.1.2应力度量331

8.2几何非线性问题的平衡方程与虚位移原理337

8.2.1力的平衡方程337

8.2.2虚位移原理339

8.2.3虚位移方程线性化343

8.3几何非线性问题的本构关系345

8.3.1大位移、大转动、小应变问题的本构关系345

8.3.2大位移、大转动、大应变问题的本构关系347

8.4几何非线性问题有限单元法352

8.4.1建立有限元求解方程352

8.4.2方程解法355

8.5结构稳定性和屈曲问题359

8.5.1结构失稳的临界载荷359

8.5.2线性稳定性分析362

8.5.3非线性稳定性分析363

8.6轨道车辆结构稳定性分析实例365

8.6.1建立计算力学模型365

8.6.2结构静力分析367

8.6.3线性稳定性分析367

8.6.4非线性稳定性分析368

参考文献372

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摘要：本文以“轨道车辆结构分析理论.pdf电子书版文档下载”为中心，从理论概述、应用领域、研究方法和技术发展四个方面对轨道车辆结构分析理论进行了详细阐述，旨在为读者提供全面了解轨道车辆结构分析理论的途径。

1、理论概述

轨道车辆结构分析理论是研究轨道车辆结构设计、制造、运行和维护的理论体系。该理论以力学、材料科学、计算机科学为基础，通过建立数学模型和仿真分析，对轨道车辆的结构性能进行预测和评估。轨道车辆结构分析理论的研究内容主要包括车辆结构设计、强度分析、振动分析、疲劳分析等。

轨道车辆结构分析理论的发展经历了从经验公式到有限元分析的过程。早期，工程师们主要依靠经验公式进行结构设计，但随着计算机技术的快速发展，有限元分析逐渐成为主流。有限元分析能够更加精确地模拟车辆结构的受力情况，为设计提供更加可靠的依据。

轨道车辆结构分析理论的研究成果已广泛应用于轨道交通领域，为提高车辆运行安全、降低能耗、延长使用寿命等方面提供了有力支持。

2、应用领域

轨道车辆结构分析理论在轨道交通领域具有广泛的应用。首先，在车辆设计阶段，通过结构分析可以优化设计方案，提高车辆性能。其次，在制造阶段，结构分析有助于确保零部件的加工精度和质量。再次，在运行阶段，结构分析可以预测车辆在运行过程中的受力情况，为维护保养提供依据。最后，在报废阶段，结构分析有助于评估车辆的使用寿命，为报废决策提供参考。

具体应用领域包括高速列车、地铁、轻轨、磁悬浮列车等。例如，在高速列车设计中，结构分析有助于优化车体结构，提高车辆运行速度和稳定性；在地铁设计中，结构分析有助于确保车辆在复杂地下环境中的安全运行。

此外，轨道车辆结构分析理论在车辆维修、改造等方面也具有重要作用。通过对车辆结构进行仿真分析，可以预测维修改造方案的可行性，为实际操作提供指导。

3、研究方法

轨道车辆结构分析理论的研究方法主要包括实验研究、数值模拟和理论分析。实验研究通过实际测试车辆结构在不同工况下的性能，为理论分析提供依据。数值模拟利用计算机技术对车辆结构进行仿真分析，预测其受力情况。理论分析则基于力学、材料科学等理论，建立数学模型，对车辆结构进行计算。

实验研究方法主要包括力学性能测试、振动测试、疲劳测试等。力学性能测试主要测试材料在受力时的变形和破坏情况；振动测试主要测试车辆在运行过程中的振动情况；疲劳测试主要测试车辆在长期运行过程中的疲劳寿命。

数值模拟方法主要包括有限元分析、多体动力学分析等。有限元分析通过建立数学模型，将车辆结构离散化，模拟其受力情况；多体动力学分析则考虑了车辆各部件之间的相互作用，模拟其运动过程。

理论分析方法主要包括力学理论、材料力学、结构力学等。通过建立数学模型，对车辆结构进行计算，预测其性能。

4、技术发展

随着计算机技术和材料科学的不断发展，轨道车辆结构分析理论在技术方面取得了显著进展。首先，计算能力的提升使得有限元分析等数值模拟方法更加精确，为设计提供更加可靠的依据。其次，新型材料的应用使得车辆结构更加轻量化、高强度，提高了运行性能。再次，智能分析技术的应用使得结构分析更加智能化、自动化，提高了分析效率。

具体技术发展包括：高性能计算、云计算、大数据分析、人工智能等。高性能计算为数值模拟提供了强大的计算能力；云计算使得分析资源更加灵活、高效；大数据分析为结构分析提供了丰富的数据支持；人工智能则使得结构分析更加智能化、自动化。

未来，轨道车辆结构分析理论将继续朝着更加精确、高效、智能化的方向发展，为轨道交通领域提供更加优质的技术支持。

总结：

本文从理论概述、应用领域、研究方法和技术发展四个方面对轨道车辆结构分析理论进行了详细阐述。轨道车辆结构分析理论在轨道交通领域具有广泛的应用，为提高车辆运行安全、降低能耗、延长使用寿命等方面提供了有力支持。随着计算机技术和材料科学的不断发展，轨道车辆结构分析理论将继续朝着更加精确、高效、智能化的方向发展。

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