【摘要】：橋梁的設(shè)計要求不僅需要在靜載試驗下能滿足相應(yīng)的承載能力,在車輛動載作用下,其振動撓度也應(yīng)當(dāng)控制在合理的范圍。過大的振動響應(yīng)不僅會對橋梁結(jié)構(gòu)造成損傷影響橋梁的使用壽命造成安全隱患,還會使得人們在橋梁上的行車舒適性受到影響造成心理壓力,基于此本文展開了如下研究。首先文章對車橋耦合的相關(guān)基礎(chǔ)理論進行了介紹和推導(dǎo),得到了理論模型的運動微分方程,并在MATLAB中編制了數(shù)值算法對其求解,同時在ANSYS軟件中基于位移接觸法建立了經(jīng)典模型的有限元模型并進行了計算,將兩者計算結(jié)果對比,吻合度很高;之后分別介紹了兩種常用車輛模型的運動方程,以及在ANSYS中的模擬實現(xiàn),并與相關(guān)文獻(xiàn)的計算進行了對比,進一步驗證了模擬方法的正確性;分別用三角級數(shù)法和Fourier逆變換法實現(xiàn)了路面不平度的模擬,并對兩種模擬結(jié)果進行了對比發(fā)現(xiàn)Fourier逆變換法模擬效果更好;最后對一具體的連續(xù)剛構(gòu)橋梁在ANSYS中建立了其有限元模型,設(shè)計了不同車速、不平度等級和行車間距等組合工況,對可能引發(fā)車橋共振的情形進行模擬計算。發(fā)現(xiàn)當(dāng)車輛基頻與橋梁主振頻率接近時,會產(chǎn)生共振效應(yīng)導(dǎo)致橋梁振動響應(yīng)會有明顯增大;理想平順下車速對橋梁沖擊隨速度提升而增大,但沖擊作用相較于其他因素不是很明顯;在不平順路面條件下,改變車速使車輛受到的激勵頻率與其基頻接近時,橋梁受到的振動沖擊沒有明顯的增大,此時行車速度對橋梁沖擊效應(yīng)的影響占主導(dǎo)地位,且相比于在理想平順的路面條件下速度帶來的影響有明顯的放大;改變行車間距使車輛對橋梁的作用頻率與橋梁主振頻率接近時,橋梁振動響應(yīng)會加劇,而與車輛的基頻接近時其影響效果不明顯;橋梁的約束剛度降低使橋梁主振頻率與車輛基頻疏遠(yuǎn),橋梁的撓度幅值會增大,但沖擊系數(shù)卻減小。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U441.3
【圖文】：

圖 5-1 連續(xù)剛構(gòu)橋有限元模型5.2 結(jié)構(gòu)自振特性分析在進行結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)分析時，一般要先對其的自振特性進行計算分析，這是結(jié)構(gòu)進行動力分析時的準(zhǔn)備工作，結(jié)構(gòu)的自振特性主要包括其固有頻率和各階主振型，只與結(jié)構(gòu)自身的材料特性和約束條件等有關(guān)。通過其固有頻率，能了解到結(jié)構(gòu)的剛度特性，并且其還能夠?qū)Y(jié)構(gòu)整體的剛度和質(zhì)量的耦合情況有一定的反映，對結(jié)構(gòu)動力響應(yīng)幅值起著關(guān)鍵性的影響；各階主振型則主要反映的是其在結(jié)構(gòu)的動力響應(yīng)中作用形式。在 ANSYS 中對結(jié)構(gòu)自振特性的計算是在其模態(tài)分析求解模塊中進行，其中內(nèi)置了多種計算模態(tài)的方法，如分塊蘭索斯、子空間迭代以及縮減法等[29]。其中分塊蘭索斯法是其默認(rèn)提取方法，該方法是在 Lanczos 向量空間中，對經(jīng)過轉(zhuǎn)化的結(jié)構(gòu)振動方程的標(biāo)準(zhǔn)特征值進行求解，再通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換就能直接得到原結(jié)構(gòu)振動方程的特

（g）第七階振型 （h）第八階振型圖 5-2 橋梁模型的前八階振型車輛分析模型采用文獻(xiàn)[45]中所采用的車輛參數(shù)，該模型和本文 4.2 節(jié)中所采用的整車模型結(jié)構(gòu)完全一樣，都是兩軸七自有度模型，只是車輛的幾何尺寸、質(zhì)量、剛度和阻尼所取數(shù)值有所不同，其具體參數(shù)見表 5-3：表 5-3 車輛模型參數(shù)計算參數(shù) 前軸 后軸輪對與構(gòu)架質(zhì)量車輪剛度車輪阻尼懸架剛度懸架阻尼車體質(zhì)量( i = 1,2)( i =3,4)( )im kg 445 890( /)tik N m62.25 ×1068 ×10( /)tic kg s42.0 ×1042.0 ×10( /)sik N m64.0 ×1068.0 ×10( /)sic kg s42.0 ×1042.0 ×10M ( kg )42.553 ×10

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本文編號：2728682