轨道用胶垫参数测量方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及参数测量技术领域，具体而言，涉及一种轨道用胶垫参数测量方法及 装置。
【背景技术】
[0002] 铁路、地铁等轨道交通的钢轨的振动频率较宽，振动频率可高达数千赫兹。同时， 铁路线属于带状构建物，沿线温度跨度大，年温差经常超过数十甚至上百摄氏度。为了获取 铁路、地铁的轨道用胶垫的参数，例如温/频变储能刚度与温/频变损耗因子，通常需要可提 供高频重载的电液伺服激振装置与尺寸较大、温度可调范围较宽的温控箱，这种做法既不 现实也不经济。因此，目前通过缩尺试验，利用既有测试设备(如动态热机械分析设备等)来 测取小比例尺胶垫试样的温变与频变动参数。
[0003] 现有的轨道用胶垫的测量基于小比例或极小比例的单元试验开展，无法考虑原比 例胶垫的结构性能，原比例胶垫指的是与轨道用胶垫比例相同而未经过等比例缩小的胶 垫;欲测量原比例的轨道用胶垫的参数，需要能提供高频重载的电液伺服激振装置与尺寸 较大、温度可调范围较宽的温控箱，设备费用花费较高;并且上述的电液伺服激振装置的最 高激振频率也很难达到数百甚至上千赫兹，然而这部分频率的动态力学参数将直接影响轮 轨系统环境振动与辐射噪声的精确预测，使得测量结果不准确。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种轨道用胶垫参数测量方法，以改善原比例轨 道用胶垫参数测量不准确、成本较高的不足。
[0005] 为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
[0006] -种轨道用胶垫参数测量方法，所述方法包括:在多个温度下，以所述第一加载速 率对所述胶垫从所述第一强度范围的最小值逐步加载至所述第一强度范围的最大值以获 得所述多个温度的每个温度下的所述胶垫的静荷载-静位移曲线;根据所述静荷载-静位移 曲线进行有限元分析仿真，获得在第一预定静荷载的作用下所述胶垫承受的动荷载的范 围；以第二加载速率分别测取所述胶垫在所述多个温度的每个温度下的动荷载-动位移曲 线;根据所述动荷载-动位移曲线，得到与所述第二加载速率对应的频率下的所述多个温度 的每个温度下的所述胶垫的动态力学特征;根据所述动态力学特征、温频等效原理以及WLF 方程，获得所述多个温度的每个温度下的所述胶垫的不同频率下的动态力学参数。
[0007] 本发明实施例还提供了一种轨道用胶垫参数测量装置，所述装置包括:静荷载-静 位移曲线获取模块，用于在多个温度下，以所述第一加载速率对所述胶垫从所述第一强度 范围的最小值逐步加载至所述第一强度范围的最大值以获得所述多个温度的每个温度下 的所述胶垫的静荷载-静位移曲线；动荷载范围获取模块，用于根据所述静荷载-静位移曲 线进行有限元分析仿真，获得在第一预定静荷载的作用下所述胶垫承受的动荷载的范围； 动荷载-动位移曲线获取模块，用于以第二加载速率分别测取所述胶垫在所述多个温度的 每个温度下的动荷载-动位移曲线；动态力学特征获取模块，用于根据所述动荷载-动位移 曲线，得到与所述第二加载速率对应的频率下的所述多个温度的每个温度下的所述胶垫的 动态力学特征；动态力学参数获取模块，用于根据所述动态力学特征、温频等效原理以及 WLF方程，获得所述多个温度的每个温度下的所述胶垫的不同频率下的动态力学参数。
[0008] 本发明实施例分别获得多个温度下每个温度的胶垫的静荷载-静位移曲线，根据 静荷载-静位移曲线进行有限元分析仿真以获得胶垫能承受的动荷载的范围，以第二加载 速率测取胶垫在多个温度的每个温度下的动荷载-动位移曲线，再根据上述的动荷载-动位 移曲线获得胶垫的动态力学特征，动态力学特征结合温频等效原理以及WLF方程，可以获得 多个温度的每个温度下的胶垫的不同频率的动态力学参数。该方法与现有技术相比，可以 改善原比例的轨道用胶垫参数测量不准确、成本较高的不足。
【附图说明】
[0009] 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0010] 图1是本发明第一实施例提供的轨道用胶垫参数测量方法的流程图；
[0011] 图2是氯丁胶垫在+20°C时的静荷载-静位移曲线；
[0012] 图3是氯丁胶垫+20°C的条件下的动荷载范围；
[0013]图4是氯丁胶垫在频率为0.3Hz，温度为-40°C时的动荷载-动位移曲线；
[0014]图5是氯丁胶垫在频率为0.3Hz，温度为+20°C时的动荷载-动位移曲线；
[0015] 图6是在频率为0.3Hz，多个温度下的复数刚度、储能刚度以及耗能刚度的折线图；
[0016] 图7是在频率为0.3Hz，多个温度下的损耗因子的折线图；
[0017] 图8是本发明第二实施例提供的轨道用胶垫参数测量方法的流程图；
[0018] 图9是本发明第三实施例提供的轨道用胶垫参数测量装置的结构示意图；
[0019] 图10是本发明第四实施例提供的轨道用胶垫参数测量装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对 在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是 仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性 劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0021] 请参照图1，图1示出了本发明第一实施例提供的轨道用胶垫参数测量方法的流程 图，具体包括步骤S101至S105。
[0022]步骤S101，在多个温度下，以所述第一加载速率对所述胶垫从第一强度范围的最 小值逐步加载至所述第一强度范围的最大值以获得所述多个温度的每个温度下的所述胶 垫的静荷载-静位移曲线。
[0023] 上述的第一加载速率可以为3kN/s;所述的第一强度范围具体可以为OkN至100kN; 上述的多个温度可以在+20°C至_50°C的范围内以5°C作为间隔。即可以在+20°C时，以3kN/s 的加载速率对胶垫进行加载，并且在加载过程中可以从OkN逐步加载至lOOkN以获得+20°C 的条件下的静荷载-静位移曲线。
[0024]可以理解，在+15°C时，也可以根据上述的方式得到+15°C的条件下的静荷载-静位 移曲线。故具体的温度值不应该理解为是对本发明的限制；同时，所述第一加载速率、第一 强度范围以及多个温度的具体数值同样不应该理解为是对本发明的限制。
[0025]所述胶垫具体可以为氯丁胶垫，氯丁胶垫在+20°C时的静荷载-静位移曲线具体请 参见图2。同样应该理解所述胶垫的具体材质不应该理解为是对本发明的限制。
[0026]优选地，步骤S101执行的操作具体可以由配有小型温控箱的普通万能试验机来完 成。
[0027]步骤S102，根据所述静荷载-静位移曲线进行有限元分析仿真，获得在第一预定静 荷载的作用下所述胶垫承受的动荷载的范围。
[0028] 可以利用ANSYS软件进行有限元分析仿真。可以利用ANSYS中的Beam4单元模拟 60kg/m的所述钢轨，还可以利用Combin39单元模拟所述胶垫的与所述静荷载-静位移曲线 对应的静荷载-静位移关系。
[0029]根据Beam4单元模拟的所述钢轨、Combin39单元模拟的所述静荷载-静位移关系， 利用ANSYS软件可以获得所述胶垫承受的动荷载的范围。
[0030] 所述第一预定静荷载可以包括20kN的钢轨重量以及80kN的车辆的静轮重。应该理 解，所述第一预定静荷载的具体数值范围不应该理解为是对本发明的限制。
[0031] 优选地，以氯丁胶垫为例，在+20°C的条件下氯丁胶垫的动荷载范围请参见图3。如 图3所示，图3中的圆点至三角点即为+20°C的条件下氯丁胶垫的动荷载范围，近似为20kN至 70kN〇
[0032] 步骤S103,以第二加载速率分别测取所述胶垫在所述多个温度的每个温度下的动 荷载-动位移曲线。
[0033] 所述第二加载速率可以为30kN/s，并且30kN/s的加载速率对应的频率为0.3Hz。多 个温度具体也可以为+20°C至_50°C中的温度值，可以理解，所述第二加载速率以及多个温 度的具体数值不应该理解为是对本发明的限制。
[0034]所述胶垫具体可以为氯丁胶垫，氯丁胶垫在频率为0.3Hz，温度为_40°C时的动荷 载-动位移曲线如图4所示。氯丁胶垫在频率为0.3Hz，温度为+20°C时的动荷载-动位移曲线 如图5所示。从图4和图5示出的动荷载-动位移曲线的拟合曲线可以看出，图4与图5的拟合 曲线近似为椭圆形。
[0035]步骤S104,根据所述动荷载-动位移曲线，得到与所述第二加载速率对应的频率下 的所述多个温度的每个温度下的所述胶垫的动态力学特征。
[0036]与所述第二加载速率对应的频率可以为0.3Hz，所述动态