技術(shù)特征：

1.一種雙級(jí)四滑塊柔性單軌火箭橇垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步：有限元模型的建立，根據(jù)雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式特征，即沿鐵軌的航向運(yùn)動(dòng)以及因鐵軌不平順產(chǎn)生的垂向抖動(dòng)，將雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)等效為航向的剛體平動(dòng)以及垂向的振動(dòng)，從而構(gòu)造一種5自由度的梁?jiǎn)卧Ｐ鸵悦枋鲭p級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)；5自由度中其中一個(gè)自由度描述航向剛體平動(dòng)，另外四個(gè)自由度為典型歐拉梁?jiǎn)卧枋龃瓜蛘駝?dòng)；再將雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)離散為若干個(gè)5自由度梁?jiǎn)卧Ｐ停茖?dǎo)出此雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)矩陣M、C和K，建立雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇的有限元模型；

第二步：確定雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)的輸入條件，輸入條件包括雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)全程的推力曲線，軌道和火箭滑塊之間的初始間隙，雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)的質(zhì)量分布和剛度分布信息，以及滑塊與軌道碰撞的碰撞剛度-變形曲線和碰撞阻尼-變形曲線；軌道不平順信息為實(shí)測(cè)得到的軌道各測(cè)點(diǎn)高度與基準(zhǔn)面高度的差；

第三步：確定雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)在給定不平順鐵軌上的初始條件，包括火箭橇航向位置，航向初速度，各滑塊垂向的初始速度以及初始加速度；雙級(jí)四滑塊單軌火箭橇系統(tǒng)由前后兩級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)組成，在軌運(yùn)動(dòng)時(shí)分為初次加速段，二次加速段以及減速段三個(gè)階段，需要確定計(jì)算總時(shí)間t_總、計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)△T、燃料初始質(zhì)量m、二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)脫離時(shí)間t_分以及加速段總時(shí)間t_加，并設(shè)置當(dāng)前時(shí)刻為T＝0，即初始時(shí)刻；

第四步：判斷當(dāng)前時(shí)刻T是否小于加速段時(shí)間t_加，若否，則直接跳到下一步；若是，則判斷T是否小于二級(jí)火箭發(fā)動(dòng)機(jī)脫離時(shí)間t_分，若是，則進(jìn)行后車質(zhì)量的折減，同時(shí)更新總體質(zhì)量矩陣和總質(zhì)量，若否，則后車脫離，前車質(zhì)量進(jìn)行相應(yīng)折減，更新總體質(zhì)量矩陣和總質(zhì)量；

第五步：由推力曲線獲取當(dāng)前時(shí)刻T的外載荷，由質(zhì)量折減曲線獲得當(dāng)前T時(shí)刻的總質(zhì)量，再根據(jù)Newmark數(shù)值方法，由T時(shí)刻航向運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)得到T+△T時(shí)刻航向的航向位移，速度與加速度，為求解T+△T時(shí)刻的接觸變形量作準(zhǔn)備；

第六步：通過(guò)T時(shí)刻各個(gè)滑塊的航向位移，結(jié)合第二步中的軌道不平順值以及軌道間隙，判斷出滑塊與軌道的接觸狀態(tài)，根據(jù)不同的接觸狀態(tài)分別得到各滑塊當(dāng)前接觸變形與接觸變形速率，由接觸變形結(jié)合第二步中的碰撞剛度-變形曲線獲得當(dāng)前時(shí)刻的碰撞剛度，結(jié)合第二步中的碰撞阻尼-變形曲線獲得當(dāng)前時(shí)刻的碰撞阻尼，通過(guò)非線性接觸力模型計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻T的碰撞接觸力，為第七步的Newmark方法提供載荷條件；

第七步：通過(guò)Newmark方法，由第四步更新得到的總質(zhì)量矩陣以及第一步中求得的剛度矩陣和阻尼矩陣結(jié)合T時(shí)刻的垂向位移和第六步中得到的T時(shí)刻的碰撞接觸力推導(dǎo)得到T+△T時(shí)刻的垂向位移、速度以及加速度響應(yīng)；

第八步：令T＝T+△T，判斷T是否小于總時(shí)間t_總，若是，則返回第四步繼續(xù)計(jì)算，如此循環(huán)，否則結(jié)束計(jì)算，最終得到給定總時(shí)間t_總內(nèi)各滑塊處的垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的時(shí)程曲線，垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)包括垂向位移、垂向速度及垂向加速度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)四滑塊柔性單軌火箭橇垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算方法，其特征在于：所述第一步中5自由度梁?jiǎn)卧械淖杂啥葹閮啥斯?jié)點(diǎn)的撓度和轉(zhuǎn)角y₁，θ₁，y₂，θ₂以及航向的剛體平動(dòng)自由度u₁，此5自由度梁?jiǎn)卧膭?dòng)力學(xué)矩陣如下所述：

$K=\frac{EI}{l^3}\left(\begin{array}{ccccc}0& 0& 0& 0& 0\\ 0& 12& 6l& -12& 6l\\ 0& 6l& 4l^2& -6l& 2l^2\\ 0& -12& -6l& 12& -6l\\ 0& 6l& 2l^2& -6l& 4l^2\end{array}\right),M=\frac{\mathrm{\ρ}Al}{420}\left[\begin{array}{ccccc}420& 0& 0& 0& 0\\ 0& 156& -22l& 54& 13l\\ 0& -22l& 4l^2& -13l& -3l^2\\ 0& 54& -13l& 156& 22l\\ 0& 13l& -3l^2& 22l& 4l^2\end{array}\right]$

C＝αM+βΚ

其中E為箭體彈性模量，I為面積矩，ρ為密度，A為縱截面積，l為單元長(zhǎng)度，梁?jiǎn)卧淖枘峋仃嚥捎萌鹄枘崮Ｐ?；其中α和β為瑞利阻尼系?shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)四滑塊柔性單軌火箭橇垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算方法，其特征在于：所述第二步中，不平順信息包括不平順值和不平順斜率，均是一系列的數(shù)據(jù)點(diǎn)，不平順值和不平順斜率采用線性插值的方法獲得，即：

$s=\frac{(s_{n+1}-s_n)l_1}{L}---\left(4\right)$

$s^{\′}=\frac{s}{l_1}---\left(5\right)$

其中，s為滑塊當(dāng)前位置的軌道不平順值，s′為滑塊當(dāng)前位置軌道不平順斜率，s_n+1為滑塊位置后一個(gè)軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值，s_n為滑塊位置前一個(gè)軌道監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值，l₁為滑塊位置距離前一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的長(zhǎng)度，L為監(jiān)測(cè)點(diǎn)間隔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙級(jí)四滑塊柔性單軌火箭橇垂向動(dòng)力學(xué)響應(yīng)計(jì)算方法，其特征在于：所述第六步中，所述T時(shí)刻觸力的計(jì)算方法采用非線性接觸力模型，具體過(guò)程如下所述：

首先判斷接觸狀態(tài)，接觸狀態(tài)有三種①滑塊與軌道上表面接觸、②滑塊與軌道下表面接觸、③滑塊與軌道不接觸，各種情況下接觸變形計(jì)算方法如下所述：

設(shè)滑塊與軌道間隙為d，當(dāng)前時(shí)刻當(dāng)?shù)剀壍啦黄巾樦禐閥，當(dāng)前時(shí)刻垂向位移為sy；

則當(dāng)滑塊與軌道上緣接觸時(shí)(sy<y-d)，接觸變形量δ為：

δ＝y(tǒng)-sy-d (6)

當(dāng)滑塊和軌道不接觸時(shí)(y-d<sy<y)，接觸變形量δ為：

δ＝0 (7)

當(dāng)滑塊與軌道下緣接觸時(shí)(sy>y)，接觸變形量δ為：

δ＝sy-y (8)；

然后，按照下式的非線性接觸力計(jì)算公式計(jì)算接觸力：

$F_n=k\left(\mathrm{\&delta;}\right)\&CenterDot;\mathrm{\&delta;}+c\left(\mathrm{\&delta;}\right)\&CenterDot;\stackrel{\&CenterDot;}{\mathrm{\&delta;}}---\left(11\right)$

其中式中，F(xiàn)_n為接觸力，δ和為接觸變形和接觸變形速率，k(δ)和c(δ)分別為接觸剛度和接觸阻尼，他們都是變形量δ的函數(shù)，表征了碰撞行為的非線性特性；在每一時(shí)刻，由計(jì)算得到的接觸變形量結(jié)合碰撞接觸剛度-變形曲線和碰撞接觸阻尼-變形曲線實(shí)時(shí)得到當(dāng)前時(shí)刻的碰撞接觸剛度和碰撞接觸阻尼，進(jìn)而計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻接觸力，具體過(guò)程為：確定當(dāng)前時(shí)刻的接觸變形量δ后，根據(jù)給定的接觸剛度-變形曲線以及接觸阻尼-變形曲線確定當(dāng)前時(shí)刻的接觸剛度k(δ)與接觸阻尼c(δ)，最后將δ、k(δ)和c(δ)代入(11)得到當(dāng)前時(shí)刻接觸力。