(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211122564.3 (22)申请日 2022.09.15 (71)申请人 苏州泰铁交通科技有限公司 地址 215400 江苏省苏州市太 仓市科教新 城健雄路20号大学科技园一期3号楼 301-23号 (72)发明人 圣小珍　 (74)专利代理 机构 苏州睿昊知识产权代理事务 所(普通合伙) 32277 专利代理师 李明 (51)Int.Cl. G01M 13/00(2019.01) G01M 5/00(2006.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 扣件动刚度矩阵测定方法 (57)摘要 本发明涉及扣件动刚度 矩阵测定方法， 包括 将轨段沿x、 y和z轴平动 及转动的6个自由度上的 位移矢量记为时间t 的函数u(t)； 根据轨段发生 的位移， 扣件对轨段产生反力， 反力的主矢和主 矩沿x、 y、 z方向的分量形成反力矢量F(t)； 假定 轨段做简谐振动， 圆频率为ω， 则反力矢量也是 简谐的， 得到位移矢量的幅值为 反力矢量 的幅值为 根据结构动力学理论， 和 能够通过动刚度矩阵联系。 本发明定义了 扣件系统的动刚度矩阵， 将扣件系统的36个动刚 度通过一个矩阵联系起来， 从而能够一次性求解 获得。 权利要求书3页 说明书8页 附图3页 CN 115452345 A 2022.12.09 CN 115452345 A 1.扣件动刚度矩阵测定方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S10： 将轨段沿x、 y和z轴平动及转动的6个自由度上的位移矢量记为时间t的函数u(t)； S20： 根据轨段发生的位移， 扣 件对轨段产 生反力， 反力的主矢和主矩沿x、 y、 z方向的分 量形成反力矢量F(t)； S30： 假定轨段做简谐振动， 圆频率为ω， 则反力矢量也是简谐的， 得到位移矢量的幅值 为 反力矢量的幅值为 根据结构动力学理论， 和 能够通过动刚度矩阵联 系： 其中， k11(ω)称为扣件系统沿x向的纵向动刚度、 k22(ω)是沿y向的横向动刚度、 k33 (ω)是沿z 向的垂向动刚度、 k44(ω)是绕x向转动的侧滚动刚度、 k55(ω)是绕y向转动的点 头动刚度、 k66(ω)是绕z向转动的摇头动刚度， 其 余是交叉动刚度。 2.根据权利要求1所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特 征在于， 步骤S30中， 轨段的作用力矢量为 ‑F(t)， 假定扣 件系统是线弹性系统， 则根据结构动力 学中的杜哈梅积分公式有： 此处， G(t)是一个6 ×6的扣件系统的脉冲响应函数矩阵， 由于位移矢量的幅值为 反力矢量的幅值 为 得到： 此处， 是扣件系统的脉冲响应函数矩阵G(t)的傅里叶变换， 那么从公式(3)得到： 即， 和 通过矩阵联系起 来， 此处， 就是扣件系统的动刚度矩阵。 3.根据权利要求1所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特 征在于， S40： 对动刚度矩阵进行计算， 包括如下步骤： S41： 利用扣件将轨段扣合在轨枕 上； S42： 在轨段上选取不在同一直线上的3个测试点， 将3个三轴加速度计分别安装在测试权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115452345 A 2点处； S43： 在轨段上选择多个受力点， 对每个受力点分别施加激励， 激励的方向与受力点处 的平面垂直， 每次激励得到1个力 信号和9个加速度信号； S44： 由S43确定每次激励下轨段质心沿x、 y和z方向的加速度和3个角加速度以及任何 其它一点沿x、 y和z方向的加速度； S45： 根据S44中轨段的加速度矢量、 角加速度矢量以及轨段的质量和惯性矩阵， 每次激 励建立3个动量方程和3个动量矩方程； S46： 结合S45及公式(1)， 计算得 出动刚度矩阵中的各 元素。 4.根据权利要求3所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特征在于， 在忽略平动与转动之 间的交叉动刚度时， 公式(1)可以简化 为： 其中， 左上角的3 ×3子矩阵是平动动刚度矩阵， 右下角的3 ×3子矩阵是转动动刚度矩 阵。 5.根据权利要求3所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特征在于， S45中， 对轨段应用动 量定理， 建立如下动量方程： 其中m是轨段的质量， 反力矢量幅值由公式(1)表达 。 6.根据权利要求3所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特征在于， S45中， 对轨段应用动 量矩定理， 建立如下动量方程： 其中 是轨段的惯性矩阵。 7.根据权利要求3所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特征在于， 所述轨段为镁铝合金 加工形成。 8.根据权利要求3所述的扣件动刚度矩阵测定方法， 其特征在于， 所述轨段的长度为 10‑30cm。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115452345 A 3