枕下弹性垫板是轨枕式减振轨道结构重要的减振部件,它的主要作用是提高弹性轨枕的减振效果,降低轨道结构的冲击效应,保护道床、路基等结构,所以枕下弹性垫板的力学特性将直接影响轨道结构的减振效果和使用寿命,甚至影响列车运行时的安全性和舒适性。然而既有的研究对枕下弹性垫板结构和性能的关注相对较少,并且现有沟槽型枕下弹性垫板的弹性性能有限,缺乏使用寿命更长、弹性性更好的枕下弹性垫板。本文以新型网孔式弹性垫板为研究对象,基于弹性力学、结构动力学以及车辆-轨道耦合动力学理论,采用有限元分析软件(ABAQUS)和多体动力学软件(UM)对枕下网孔式弹性垫板的力学特性和动力学行为进行研究,主要研究内容如下:(1)分析枕下网孔式弹性垫板几何结构改变对垫板静刚度特性的影响,并与传统沟槽型枕下弹性垫板进行对比。研究表明,减小内孔径夹角、减小孔间距以及增大垫板厚度可以使垫板的静刚度值减小,而增大内孔径夹角、增大孔间距以及增大垫板厚度可以使垫板的最大Mises应力值减小。与枕下沟槽型弹性垫板相比,枕下网孔式弹性垫板在提高垫板弹性的同时,可以确保垫板的使用寿命变化不大。(2)研究网孔几何结构的改变对枕下垫板动刚度和动静刚度比的影响。在动态荷载作用下,增大内孔径夹角、增大孔间距以及减小垫板厚度可以使枕下网孔式弹性垫板的动刚度增大,动静刚度比减小,所以可以通过合理的调整网孔几何结构来降低垫板的动静刚度比。与弹性性能相同的沟槽型垫板相比,网孔式垫板的动静刚度比较低,这说明枕下网孔式弹性垫板具有较好的回弹特性和振动传递效果。(3)采用对数衰减率法和滞回曲线法两种方法研究了枕下网孔式弹性垫板的阻尼特性,在沟槽型和网孔式垫板弹性性能相同的情况下,对比两种枕下弹性垫板阻尼比的大小。研究表明,两种计算方式所计算出的阻尼比一致性较好,但对数衰减率法在计算过程方面更加快捷,在计算原理方面更加简单易懂。与枕下沟槽型弹性垫板相比,枕下网孔式弹性垫板的阻尼比略大,故其衰减自由振动的能力略强。(4)基于车辆-轨道耦合动力学原理,在10kN/mm~20kN/mm的静刚度范围内,研究枕下网孔式弹性垫板静刚度变化对动力学性能的影响,并与传统轨枕式减振轨道和减振扣件所对应的动力学响应进行对比。研究表明,随着枕下网孔式垫板静刚度的减小轮轨力会随之减小,而钢轨和轨枕的垂向位移量会增加,但两者的位移量均未超过规定限值。与传统轨枕式减振轨道相比,采用网孔式垫板的轨枕式减振轨道可以增大钢轨和轨枕的垂向位移量,减小车轨系统的轮轨垂向力和横向力。与减振扣件相比,采用网孔式垫板的轨枕式减振轨道可以有效的降低车轨系统的脱轨系数、轮重减载率、轮轨力以及钢轨垂向加速度。