[发明专利]一种浮置板轨道用定频非线性橡胶隔振器的设计方法

摘要

一种浮置板轨道用定频非线性橡胶隔振器的设计方法，确保浮置板道床在空车状态具有与重车状态同样的隔振性能和不变的固有频率，且重车状态轨道垂向位移得到有效抑制，确保系统的安全性。设计方法包括如下步骤绘制隔振器刚度曲线和隔振器载荷曲线；确定锥形橡胶堆厚度和锥角，选取橡胶堆非线性几何结构形式及橡胶材料的初步设计方案；建立定频非线性刚度橡胶堆参数化的有限元模型；设定固有频率误差和固有频率稳定性作为隔振器参数设计的优化设计指标；对有限元模型利用有限元方法进行力学性能计算，得到有限元模型所对应的优化设计指标值；进行多目标优化迭代计算，得到最优解集，并从最优解集中确定隔振器最优设计参数及优化指标值。

主权项

一种浮置板轨道用定频非线性橡胶隔振器的设计方法，定频非线性橡胶隔振器包括底座(1)、锥形橡胶堆(2)、上支撑座(3)、调高垫板(4)和锁定螺钉(5)，底座(1)的顶面与锥形橡胶堆(2)的内锥面相贴合，上支撑座(3)的底面与锥形橡胶堆(2)的外锥面相贴合，锥形橡胶堆(2)包括同轴的外锥形钢盘(31)、内锥形钢盘(32)，以及位于外锥形钢盘(31)、内锥形钢盘(32)之间且与之固定连接的至少一层锥形橡胶体，锥形橡胶体由沿外锥形钢盘(31)、内锥形钢盘(32)锥面相间隔的锥形橡胶环单元(34)构成，各锥形橡胶环单元(34)具有通向与隔振器外的排气通道(35),锥形橡胶体为多层，层间设置中间锥形钢盘(33),设计方法包括如下步骤：(1)根据所设计的隔振器基准刚度k0，浮置板静态垂向基准位移x0及刚度函数K(x),绘制隔振器刚度曲线和隔振器载荷曲线；(2)根据轨道所承受最大载荷，在隔振器载荷曲线中查取隔振器的工作区间和最大工作位移，确定锥形橡胶堆厚度和锥角，选取橡胶堆非线性几何结构形式及橡胶材料的初步设计方案；(3)根据初步设计方案建立定频非线性刚度橡胶堆参数化的有限元模型，其中材料模型采用非线性橡胶模型，考虑几何非线性结构在橡胶变形过程中的接触关系；(4)设定固有频率误差和固有频率稳定性作为隔振器参数设计的优化设计目标，包括：固有频率误差，在工作范围内固有频率均值与设计值之间的误差；固有频率稳定性，在工作范围内固有频率的波动幅度；(5)根据所述优化设计目标，对所述有限元模型利用有限元方法进行力学性能计算，得到所述有限元模型所对应的优化设计目标值；(6)根据所述优化设计目标和计算所得到的优化设计目标值，进行多目标优化迭代计算，得到最优解集，并从最优解集中确定隔振器最优设计参数及优化指标值；(7)如果隔振器最优设计参数及优化指标值满足设计要求则结束设计，如果不能满足设计要求，则调整隔振器拓扑结构，重复步骤(3)～(6)。