發(fā)布時間：2018-11-04 13:15

【摘要】：考慮軌道不平順及其可能引起的跳車現(xiàn)象,采用接觸算法中的罰剛度法,在接觸力與接觸面之間建立了力與位移之間的線性關(guān)系。通過合理調(diào)整罰剛度值,有效控制穿透距離,將計算中迭代次數(shù)控制在合理范圍之內(nèi),避免了病態(tài)剛度矩陣,使得計算結(jié)果趨近于真實值。利用精細積分技術(shù),在時間域內(nèi)進行參數(shù)離散化處理,構(gòu)造時間差分格式,利用直接積分法和對應(yīng)的初始條件,得到結(jié)構(gòu)位移、速度和加速度關(guān)于時間遞推的表達式。為提高計算效率,并保證計算結(jié)果的收斂性,將整體分析過程劃分為2個子模型(移動力模型,剛性梁模型)。在給定收斂性準(zhǔn)則的基礎(chǔ)上,采用循環(huán)迭代技術(shù)進行數(shù)值求解;借助于MATLAB平臺完成了上述車橋耦合動力學(xué)分析的編程。數(shù)值分析結(jié)果表明:當(dāng)軌道平順時,所提算法結(jié)果與Hertz彈簧模型結(jié)果高度一致;同時考慮單跨和三跨剛構(gòu)橋,存在加減速度情況時,所提算法結(jié)果與Hertz彈簧模型結(jié)果完全一致,證明了所提算法的可靠性;考慮軌道不平順時,所提算法結(jié)果與Hertz彈簧模型結(jié)果具有相同的變化規(guī)律,但數(shù)值偏高,反映了跳車沖擊力的動力效應(yīng);對于行駛在橋梁上的多車情況,特別是軌道不平順情況下,車輛跳起和下落沖擊是客觀存在的,采用所提的界面接觸法能夠真實地模擬車橋動力學(xué)耦合工況。
[Abstract]:Considering the track irregularity and the possible jump phenomenon, a linear relationship between the contact force and the contact surface is established by using the penalty stiffness method in the contact algorithm. By reasonably adjusting the penalty stiffness value and effectively controlling the penetration distance, the iteration number in the calculation is controlled within a reasonable range, and the ill-conditioned stiffness matrix is avoided, which makes the calculation result approach to the real value. By using the precise integration technique, the parameters are discretized in time domain, the time difference scheme is constructed, and the expressions of displacement, velocity and acceleration about time recursion are obtained by using direct integration method and corresponding initial conditions. In order to improve the computational efficiency and ensure the convergence of the calculation results, the whole analysis process is divided into two sub-models (moving dynamic model, rigid beam model). On the basis of the given convergence criterion, the cyclic iteration technique is used to solve the numerical solution, and the programming of the above vehicle-bridge coupling dynamics analysis is completed with the help of MATLAB platform. The numerical results show that the proposed algorithm is in good agreement with the Hertz spring model when the track is smooth. At the same time, considering the single-span and three-span rigid frame bridges, the proposed algorithm is in good agreement with the results of Hertz spring model, which proves the reliability of the proposed algorithm. When considering track irregularity, the proposed algorithm has the same variation law as the Hertz spring model, but the numerical value is on the high side, which reflects the dynamic effect of the impact force. In the case of multiple vehicles travelling on bridges, especially in the case of track irregularity, the jumping and falling impact of vehicles exist objectively. The proposed interface contact method can be used to simulate the vehicle-bridge dynamic coupling conditions.
【作者單位】： 華中科技大學(xué)土木工程與力學(xué)學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(51678264)
【分類號】：U441.3

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本文編號：2309922