ANSYS的公路復(fù)雜橋梁車橋耦合動力分析方法

以32m簡支梁橋?yàn)槔?使用有限元軟件simpack和ansys分別建立chr動車模型和32m簡支梁橋模型,進(jìn)行兩款軟件的聯(lián)合仿真,研究列車的通過速度和簡支梁橋的剛度對橋梁動力響應(yīng)的影響。研究結(jié)果表明:列車通過速度對橋梁跨中的豎向位移及豎向加速度影響比較大,跨中的豎向位移和豎向加速度均隨列車通過速度的增大而增大,列車通過速度對橋梁跨中的橫向位移和橫向加速度影響較小;橋梁剛度對跨中的豎向位移、豎向加速度、橫向位移和橫向加速度的影響比較小,工程中在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增大橋梁剛度對提高橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性意義不大;該計算方法可用于車橋耦合振動分析,計算結(jié)果可為高速鐵路橋梁建設(shè)提供依據(jù)。

分別應(yīng)用廣義虛功原理和有限元法建立車輛和橋梁的振動方程,根據(jù)車-橋兩系統(tǒng)之間隨時間變化的接觸點(diǎn)滿足接觸力和位移的協(xié)調(diào)條件,應(yīng)用通用結(jié)構(gòu)分析軟件ansys建立車橋耦合振動響應(yīng)的有限元迭代分析模型,并進(jìn)行數(shù)值求解。以一座公路曲線梁橋?yàn)槔?分別進(jìn)行了不同車速和是否計入離心力、橋面不平整度等條件下的車橋耦合振動響應(yīng)分析。結(jié)果表明:離心力對橋梁豎向動態(tài)響應(yīng)影響不大,但使橋梁扭轉(zhuǎn)角動態(tài)響應(yīng)加劇;隨著車輛速度的增加,振動響應(yīng)波動的幅值越來越大,頻率越來越低,周期變長;橋面不平整度對橋梁的車橋耦合振動影響很大,分析中應(yīng)予以考慮。

當(dāng)車輛以一定速度通過橋梁時,使橋產(chǎn)生振動、沖擊等動力效應(yīng)。而橋梁的振動又反過來影響車輛的振動。這種相互作用、相互影響的問題,就是車輛與橋梁之間的振動耦合問題。為了準(zhǔn)確分析車橋之間的相互作用,通過建立車輪加彈簧—阻尼器—簧上質(zhì)量簡支梁的動力分析模型,模擬車輛變速過橋,根據(jù)模態(tài)綜合法給出了車橋系統(tǒng)動力平衡方程。

移動荷載作用下橋梁的車橋耦合振動分析——文章基于euler-bernoulli梁理論，推導(dǎo)了車橋耦合相互作用的動力方程，得出了考慮車一橋相互作用時的質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣以及剛度矩陣。以ansys為平臺，采用apdl語言編制了相關(guān)程序，對其進(jìn)行仿真計算。結(jié)果表明，文章的...

車橋耦合振動研究方法綜述

為研究列車通過橋面上設(shè)置多線鐵路的大跨度鋼桁梁橋所激發(fā)的車橋耦合振動的規(guī)律，以某兩聯(lián)2×84m連續(xù)鋼桁梁橋?yàn)檠芯勘尘?，將列車視為多剛體動力系統(tǒng)，用空間有限元對橋梁進(jìn)行離散建模，并將列車、橋梁視為聯(lián)合動力體系，建立列車與多線鋼桁梁橋的車橋耦合動力模型，計算分析列車通過該橋時的橋梁動力響應(yīng)和列車走行性。研究結(jié)果表明：當(dāng)ice3高速客車、c62普通貨物列車混合編組通過橋梁時，橋梁和車輛的動力響應(yīng)比單線客車通過橋梁時明顯偏大；列車在各種組合工況下通過橋梁時，列車走行性能得到滿足，橋梁動力性能良好。

以鋼桁梁橋自由振動的模態(tài)和正則坐標(biāo)作為橋跨結(jié)構(gòu)振動的位移函數(shù),將列車-鋼桁梁橋作為一個系統(tǒng),計算正則坐標(biāo)下鋼桁梁橋及車輛的總勢能.基于彈性系統(tǒng)的總勢能值不變原理及形成矩陣的對號入座法則,建立了車橋時變系統(tǒng)在正則坐標(biāo)下的振動方程,有效減少了車橋振動的自由度和計算工作量.以某鐵路為例,計算了連續(xù)鋼桁梁橋車橋系統(tǒng)的振動響應(yīng),并用模態(tài)法和非模態(tài)法進(jìn)行對比,最小誤差為0.16%.

將曲線通過車輛和曲線連續(xù)梁橋分為兩個由非線性輪軌接觸力聯(lián)系的振動子系統(tǒng)。運(yùn)用車橋耦合振動理論,建立鐵路車輛曲線通過模型動力方程、曲線梁橋模型及其動力方程。基于激勵非線性振動的數(shù)值算法,編制曲線梁橋車橋耦合振動分析軟件vcbid,進(jìn)行一座鐵路曲線連續(xù)梁橋車橋耦合振動響應(yīng)分析。結(jié)果表明:行駛速度對曲線連續(xù)梁橋豎向振幅的影響較大,但曲線連續(xù)梁橋的豎向振幅并不總是隨行駛速度的增加而增加;曲線連續(xù)梁橋的橫向位移隨行駛速度的增大而增大,大致呈線性關(guān)系;車輛的橫向加速度、豎向加速度、脫軌系數(shù)和輪重減輕率均隨車輛行駛速度的增加而增加,且均滿足我國現(xiàn)行規(guī)范的要求。

大跨度提籃拱橋車橋耦合振動分析——大跨度提籃拱橋車橋耦合振動分析目前國內(nèi)外規(guī)范對橋梁設(shè)計關(guān)于橋梁剛度限值的規(guī)定只適用于單跨和多跨簡支梁等小跨度常規(guī)橋梁,特殊結(jié)構(gòu)橋梁都超出了目前我國各種規(guī)范和暫規(guī)所能涵蓋的范圍。提出了列車、大跨度提籃拱橋空間...

本文采用3-d全車模型和模態(tài)坐標(biāo)法,以路面豎向不平順為激勵源,建立車-橋耦合振動微分方程,用runge-kutta法求解,據(jù)此思路用matlab編制車-橋耦合振動的計算程序,并進(jìn)行了frp橋面板鋼梁橋的振動分析,模擬結(jié)果與現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果對比符合較好,表明該方法正確有效,可用于分析各種車橋耦合振動問題。

以某鐵路曲線連續(xù)梁橋方案為例,討論了大跨度鐵路曲線梁橋的車橋耦合振動。在對曲線梁橋車橋耦合振動的分析中,建立了具有35個自由度的鐵路車輛曲線通過模型動力方程和曲線梁的動力模型及其動力方程;應(yīng)用了一種基于激勵非線性振動的數(shù)值方法算法,并在windows9x／2000／xp工作環(huán)境下利用powerstation和visualc++完成了計算程序的編制,取得了較好的計算結(jié)果。分析中將車輛和曲線連續(xù)梁橋分為兩個由非線性輪軌接觸力所聯(lián)系的振動子系統(tǒng),通過迭代法進(jìn)行求解,軌道不平順采用在給定軌道條件下的人工模擬不平順,在分析過程中計入了不同車速對曲線通過的車輛及曲線連續(xù)梁橋振動的影響。

為了探討列車通過軌道交通高架槽形梁時誘發(fā)的結(jié)構(gòu)噪聲，以某擬建30m軌道交通槽形梁為研究對象，建立車橋耦合系統(tǒng)振動分析模型以及槽形梁結(jié)構(gòu)聲輻射有限元/邊界元模型。采用多體動力學(xué)軟件simpack建立列車的空間動力學(xué)模型，采用有限元軟件ansys建立槽形梁有限元模型，基于simpack和ansys相結(jié)合的聯(lián)合仿真方法，獲取輪軌激振力。在計算列車荷載作用下槽形梁結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)的基礎(chǔ)上，采用有限元-間接邊界元耦合聲學(xué)分析法，探討底板厚度以及腹板高度對槽形梁結(jié)構(gòu)噪聲的影響。研究結(jié)果表明：底板厚度的增加可以降低槽形梁梁體正下方的結(jié)構(gòu)噪聲，但并非越厚越好，底板厚度對結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)聲場有一定程度的影響，但降噪效果不明顯；腹板高度的變化使槽形梁結(jié)構(gòu)噪聲輻射衰減方向有所改變，橋梁腹板兩側(cè)噪聲輻射衰減速度較快；橋梁底板正上方的結(jié)構(gòu)輻射噪聲最強(qiáng)區(qū)域有縮小趨勢；分析結(jié)果可為軌道交通槽形梁結(jié)構(gòu)減振降噪優(yōu)化設(shè)計提供一定的理論參考依據(jù)。

為了評估高速鐵路上多線鐵路橋梁列車運(yùn)行安全性與舒適性,以渝黔鐵路白沙沱大橋?yàn)槔?采用多體系統(tǒng)動力學(xué)軟件simpack建立了crh3動車和拖車三維空間動力學(xué)模型,并通過simpack的子結(jié)構(gòu)技術(shù)將動車和拖車組裝成列車動力學(xué)模型;采用有限元軟件ansys建立了橋梁的動力分析模型,計算其自振特性.根據(jù)列車和橋梁子系統(tǒng)之間的變形協(xié)調(diào)條件和力平衡條件,在輪軌接觸面的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行位移和力的數(shù)據(jù)傳遞,基于simpack與ansys相結(jié)合的聯(lián)合仿真方法首次進(jìn)行多線車橋耦合振動仿真,分析了橋梁動力學(xué)指標(biāo)及列車安全性指標(biāo)和舒適性指標(biāo),探索了多線車橋耦合振動的一般規(guī)律和對列車安全性與舒適性的影響程度.研究結(jié)果表明:(1)三線列車共同作用下,與單線單獨(dú)行車時對應(yīng)動車和拖車的車輛安全性指標(biāo)(脫軌系數(shù)、輪重減載率及輪軌橫向力)幾乎完全一致;車輛舒適性指標(biāo)(車體豎向加速度、車體橫向加速度、豎向舒適度指標(biāo)及橫向舒適度指標(biāo))中除個別豎向加速度約10%外,其余指標(biāo)都在1%以內(nèi),表明由于橋梁剛度較大,橋梁振動對列車動力學(xué)指標(biāo)的影響很小,單線和多線對應(yīng)動力學(xué)指標(biāo)非常接近,可近似采用單線單獨(dú)行車時車輛動力學(xué)指標(biāo)推測多線同時行車的對應(yīng)指標(biāo).(2)三線列車共同作用下橋梁主跨跨中豎向位移比單線疊加位移略大,相差1%以內(nèi),豎向位移影響系數(shù)在1.001~1.006之間;三線列車共同作用下橋梁主跨跨中橫向位移與單線代數(shù)疊加位移相近,相差±10%以內(nèi),主跨跨中橫向位移影響系數(shù)在1.000左右,可以近似采用單線疊加的豎向位移和橫向位移推測三線列車共同作用下的豎向位移和橫向位移.(3)三線列車共同作用下橋梁主跨跨中豎向加速度絕對值比單線代數(shù)疊加后的絕對值小,影響系數(shù)在0.636~0.771之間,可參照單線代數(shù)疊加的橋梁豎向加速度保守評定橋梁的豎向加速度;三線列車共同作用下的主跨跨中橫向加速度絕對值比單線行車橫向加速度絕對值中的最大值小,可參照單線橫向加速度絕對值的最大值保守評定橋梁橫向加速度.

車橋耦合系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動分析 3－142 車橋耦合系統(tǒng)非平穩(wěn)隨機(jī)振動分析 張志超，趙巖，林家浩 （大連理工大學(xué)工程力學(xué)系工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116024） 摘要：本文研究了車橋耦合系統(tǒng)受軌道高低不平順激勵而產(chǎn)生的垂向非平穩(wěn)隨機(jī)振動。車輛采用具有 兩系懸掛10個自由度的四輪模型，橋梁采用bernoulli-euler梁單元有限元模型。將軌道高低不平 順假設(shè)為均勻調(diào)制演變隨機(jī)過程，并考慮車輪間的相位差，采用虛擬激勵法(pem)將軌道不平度精確 地轉(zhuǎn)化為一系列垂向簡諧不平度的疊加，大大簡化了運(yùn)動方程的求解。在此基礎(chǔ)上采用能夠更真實(shí)地 模擬車輛作用力在時間域和空間域上連續(xù)變化的精細(xì)積分法(pim)來進(jìn)行數(shù)值積分計算。最后通過兩 個算例給出了耦合系統(tǒng)響應(yīng)統(tǒng)計值變化的時程曲線，分析了車輛運(yùn)行速度和軌道不平順對于系統(tǒng)隨機(jī) 響應(yīng)的影響。數(shù)值計算表明

雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蜍嚇蝰詈险駝友芯俊捎脝蝹€移動質(zhì)量一彈簧一阻尼模型模擬車輛，應(yīng)用達(dá)朗貝爾原理和位移協(xié)調(diào)條件，推導(dǎo)出車橋耦合振動的運(yùn)動方程．考慮幾何非線性及橋面不平度因素，就車輛沿橋縱軸向中心行駛和偏心行駛2種工況，探討單個移動車輛荷載對雙鏈懸索...

為探討城市軌道交通u型梁車橋系統(tǒng)車橋耦合振動對周邊環(huán)境的影響,采用線性化輪軌模型建立了31個自由度的車輛動力學(xué)模型。以重慶市軌道交通一號線工程中梁山以西高架區(qū)間所采用標(biāo)準(zhǔn)跨徑為30m的單線小u結(jié)構(gòu)為對象,采用自編程序和通用對機(jī)車車輛過橋時的車橋耦合振動進(jìn)行了分析,實(shí)測了周邊地面受到車橋耦合振動的響應(yīng),并通過計算與實(shí)測結(jié)果的對比分析對所建立的理論模型和編制的程序進(jìn)行了驗(yàn)證,對u梁引起的環(huán)境振動進(jìn)行了評價。結(jié)果表明,u型梁具有良好的環(huán)境振動控制效果。

以某鐵路曲線多跨簡支梁橋?yàn)槔?討論了考慮樁土作用的鐵路曲線梁橋車橋耦合振動.在對曲線梁橋車橋耦合振動的分析中,建立了具有35個自由度的鐵路車輛曲線通過模型和動力方程,建立了曲線梁的動力模型及其動力方程;建立了一種基于激勵非線性振動的數(shù)值方法,并在windows9x/2000/xp工作環(huán)境下利用powerstation和visualc++完成了計算程序的編制,取得了較好的計算結(jié)果.分析中將曲線通過的車輛和曲線梁橋分為兩個由非線性輪軌接觸力所聯(lián)系的振動子系統(tǒng),通過迭代法進(jìn)行求解這兩個子系統(tǒng);軌道不平順采用在給定軌道條件下的人工模擬不平順,在分析過程中計入了不同車速對曲線通過的車輛及曲線連續(xù)梁橋振動的影響,得到一些有益的結(jié)論.

基于有限元的曲線連續(xù)梁橋車橋耦合振動分析——考慮車橋耦合振動計算了汽車通過曲線連續(xù)梁橋時車輛和橋梁的振動。把車輛和曲線連續(xù)梁橋視作兩個分離子體系，分別應(yīng)用廣義虛功原理和有限元法推導(dǎo)了兩者的各自振動方程組，通過位移協(xié)調(diào)方程及車橋相互作用聯(lián)系方程...

橋梁結(jié)構(gòu)的動力分析方法是一個熱點(diǎn)研究方向,基于模態(tài)試驗(yàn),選取高新一號橋?yàn)楣こ瘫尘?并對該橋結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)進(jìn)行研究。通過實(shí)測得知,振型、頻率、阻尼的測試結(jié)果與設(shè)計取值差異性較大,所以能夠推斷按設(shè)計模型計算的結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)計算結(jié)果與實(shí)際響應(yīng)也會有較大差距。根據(jù)模態(tài)疊加法的理論,提出采用實(shí)測模態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行動力分析,可以更為準(zhǔn)確地評價橋梁結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)。

大跨度鐵路斜拉橋在車輛通過時,可能發(fā)生較大的變形,致使結(jié)構(gòu)幾何非線性效應(yīng)變得顯著。針對大跨度斜拉橋的幾何非線性特征及鐵路橋的特點(diǎn),建立了結(jié)構(gòu)空間動力分析模型。以廣西紅水河鐵路斜拉橋和主跨300米雙線鐵路斜拉橋方案為例,模擬機(jī)車過橋的全過程,計算了斜拉橋的車橋耦合振動響應(yīng),分析了各種因素對橋梁動力響應(yīng)的影響。結(jié)果表明,對于大跨度鐵路斜拉橋,非線性分析結(jié)果與線性分析結(jié)果相比,具有明顯差別。在大跨度鐵路斜拉橋車橋耦合振動分析中,考慮結(jié)構(gòu)幾何非線性效應(yīng)是必要的。

以公路混凝土梁橋?yàn)檠芯繉ο?分析了結(jié)構(gòu)損傷及損傷演化的車輛作用下橋梁動力的工作性能,提出考慮結(jié)構(gòu)損傷的車橋耦合振動多尺度分析方法,探討了該情況下橋梁動力行為的作用機(jī)理和影響規(guī)律。

橋梁墩臺不均勻沉降時的車橋垂向系統(tǒng)耦合振動分析——運(yùn)用自編車一線一橋垂向耦合振動分析程序，分析車輛通過橋梁時列車和橋梁的動力響應(yīng)，研究橋梁墩臺發(fā)生不均勻沉降對車、橋垂向系統(tǒng)耦合振動的影響。研究表明：貨物列車通過時，在橋梁墩臺不均勻沉降單一因素...