本文關(guān)鍵詞：基于LS-DYNA車橋耦合振動(dòng)數(shù)值分析的拱橋提高限速研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國交通事業(yè)的快速發(fā)展,橋梁在公路總里程數(shù)中占有的比例也越來越大,截止2014年,我國已建成橋梁已達(dá)70余萬座。如何有效維護(hù)并利用已建成橋梁,發(fā)揮其最大價(jià)值,將為成為今后橋梁工程領(lǐng)域重要的發(fā)展方向。車-橋耦合研究已有近百年歷史,這其中車輛的高效簡化一直都是研究重點(diǎn),車-橋耦合研究的進(jìn)展與車輛模型的發(fā)展幾乎是一致的。論文依靠LS-DYNA軟件的顯式計(jì)算功能,建立簡化的三軸載重貨車有限元模型,并與橋梁三維有限元模型相互作用實(shí)現(xiàn)車輛與橋梁間的耦合,針對車輛勻速行駛狀態(tài)和勻變速行駛狀態(tài)分別進(jìn)行探討。論文主要工作如下:(1)介紹了三軸載重車輛模型與上承空腹式拱橋模型的建立,著重介紹了車輛與拱橋的各部件有限元模型的建模過程,以及動(dòng)力學(xué)計(jì)算中的部件間作用關(guān)系的模擬機(jī)理,并對模型的正確性進(jìn)行驗(yàn)證。(2)對車輛與簡支梁進(jìn)行耦合分析,車輛分別以勻速和加速通過橋梁,得到了車輛勻速行駛和加速行駛時(shí)簡支梁橋的動(dòng)力響應(yīng)變化結(jié)果。分析結(jié)果表明,梁式橋在不同車速勻速行駛的車輛荷載作用下跨中豎向位移變化不大,但是在較低速車輛荷載作用下跨中撓度曲線波動(dòng)明顯;不同加速度車輛荷載作用下跨中豎向位移、豎向加速度及應(yīng)力變化幅度變化明顯,說明車輛在加速運(yùn)動(dòng)時(shí)對橋梁沖擊作用明顯增強(qiáng)。(3)基于拱橋模型進(jìn)行耦合分析,分別研究車輛以不同速度勻速行駛和以不同加速度變速行駛時(shí)拱橋的動(dòng)力響應(yīng),綜合考慮多個(gè)影響因素,比較不同工況下的拱橋動(dòng)力響應(yīng)情況。分析結(jié)果表明,拱橋在不同車速勻速行駛的車輛荷載作用下橋面板、拱圈豎向位移變化差別不大,但是在較高速車輛荷載作用下拱圈應(yīng)力變化幅度明顯增大;不同加速度車輛荷載作用下拱圈位移、應(yīng)力變化有明顯差別,加速運(yùn)動(dòng)與減速運(yùn)動(dòng)對拱橋的沖擊作用差別不大,應(yīng)當(dāng)盡量避免車輛在行駛過程中的變速運(yùn)動(dòng)。通過本文研究,作為拱橋的運(yùn)營管理單位,在日常管理中,所以當(dāng)車流量較小、車輛通行無阻礙時(shí),可以對車輛行車速度不做限制;但當(dāng)車流量較大、車輛通行受阻的情況下,應(yīng)盡量使車輛以低速狀態(tài)勻速通過橋梁,減小不利沖擊作用。
【關(guān)鍵詞】：車橋耦合 拱橋 行車速度 LS-DYNA
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U441.3;U445.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 課題來源10
• 1.2 課題背景及研究意義10-11
• 1.3 問題提出11
• 1.4 車-橋耦合研究進(jìn)展11-16
• 1.4.1 理論研究12-15
• 1.4.2 實(shí)驗(yàn)研究15-16
• 1.5 拱橋的車輛強(qiáng)迫震動(dòng)16-21
• 1.5.1 勻速移動(dòng)的簡諧力的作用16-20
• 1.5.2 勻速移動(dòng)雙軸汽車荷載的作用20-21
• 1.6 求解方法21-22
• 1.7 本文主要工作22-24
• 第二章 FE軟件介紹及使用24-33
• 2.1 LS-DYNA軟件介紹24-25
• 2.2 顯式與隱式時(shí)間積分25-27
• 2.3 LS-DYNA中的接觸定義27-30
• 2.3.1 接觸的類型及算法27-29
• 2.3.2 接觸界面的定義與控制29-30
• 2.4 穿透問題及解決措施30-31
• 2.5 簡化積分與沙漏31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 車輛有限元模型的建立33-41
• 3.1 引言33-34
• 3.2 車輛概況34-35
• 3.3 車輛模型的建立35-39
• 3.3.1 車輪的模擬36-37
• 3.3.2 車輪滾動(dòng)的模擬37
• 3.3.3 車輛懸架的模擬37-39
• 3.4 車輛模型的驗(yàn)證39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-41
• 第四章 橋梁有限元模型的建立41-49
• 4.1 引言41
• 4.2 橋梁概況41-42
• 4.3 橋梁有限元模型的建立42-44
• 4.4 橋梁特性的模擬44-45
• 4.5 橋梁模型的驗(yàn)證45-48
• 4.5.1 等效靜力分析46-47
• 4.5.2 橋梁自振模態(tài)分析47-48
• 4.6 本章小結(jié)48-49
• 第五章 行車速度對簡支梁動(dòng)力響應(yīng)的影響49-58
• 5.1 引言49
• 5.2 車橋耦合有限元模型49-50
• 5.3 車-橋耦合計(jì)算模型的驗(yàn)證50-52
• 5.4 勻速運(yùn)動(dòng)下簡支梁的動(dòng)力響應(yīng)52-54
• 5.5 勻變速運(yùn)動(dòng)下簡支梁的動(dòng)力響應(yīng)54-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第六章 行車速度對拱橋動(dòng)力響應(yīng)的影響58-76
• 6.1 引言58
• 6.2 車橋耦合有限元模型58-59
• 6.3 勻速運(yùn)動(dòng)下的拱橋動(dòng)力響應(yīng)59-63
• 6.3.1 不同車速下空心板的動(dòng)力響應(yīng)59-62
• 6.3.2 不同車速下拱圈的動(dòng)力響應(yīng)62-63
• 6.4 勻變速運(yùn)動(dòng)下的拱橋動(dòng)力響應(yīng)63-70
• 6.4.1 車輛加速運(yùn)動(dòng)時(shí)拱橋的動(dòng)力響應(yīng)64-67
• 6.4.2 車輛減速運(yùn)動(dòng)時(shí)拱橋的動(dòng)力響應(yīng)67-70
• 6.5 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)拱圈應(yīng)力變化70-72
• 6.6 勻變速運(yùn)動(dòng)時(shí)拱圈應(yīng)力變化72-74
• 6.7 本章小結(jié)74-76
• 第七章 結(jié)論與展望76-78
• 7.1 結(jié)論76
• 7.2 展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-82
• 在學(xué)期間發(fā)表的論文82

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