基于Newmark格式的车辆-轨道耦合迭代过程的改进算法

针对车辆-轨道耦合系统振动方程联立求解过程,考虑车辆和轨道2个子系统模型,提出一种将有限元法和非线性接触理论相结合的交叉迭代数值改进算法。该算法将子系统方程非荷载项矩阵进行修正和求逆的预处理,基于Newmark-β积分格式规则,构造具有较高收敛速度及精度的松弛因子函数和收敛准则函数,利用轮轨相互作用力在车辆系统与轨道系统之间的快速交叉迭代,改进并实现轮轨耦合关系的求解。研究结果表明:提出的算法正确、有效,极大地提高了动力学方程数值计算效率;时间步长对系统数值解的稳定性影响显著,松弛因子的合理选择,可起到加速系统迭代和增强迭代稳定性的作用;该算法在解决大型工程振动问题时更具高效求解的优越性。