本文關(guān)鍵詞：基于應(yīng)力波空間分布的高架橋梁碰撞分析方法研究

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【摘要】：橋梁作為現(xiàn)代國家公共交通的基礎(chǔ)設(shè)施,不僅是城市的運(yùn)輸生命線,同時(shí)在抗震減災(zāi)過程中也占據(jù)了重要樞紐的地位。近年來,頻發(fā)的大地震所造成橋梁的破壞現(xiàn)象也越來越多,這其中地震作用引發(fā)的橋梁上部結(jié)構(gòu)碰撞是造成橋梁結(jié)構(gòu)破壞的一個(gè)主要原因。結(jié)構(gòu)的碰撞過程中伴隨著應(yīng)力波的產(chǎn)生,同時(shí)應(yīng)力波不斷在結(jié)構(gòu)內(nèi)部傳播與反射,在結(jié)構(gòu)的內(nèi)部形成了復(fù)雜的應(yīng)力波場(chǎng),使得結(jié)構(gòu)內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生非一致振動(dòng),使得碰撞過程變得愈加復(fù)雜。然而,現(xiàn)有相鄰結(jié)構(gòu)碰撞作用的接觸分析模型中,大多是假定碰撞過程中結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終是同步的,無法考慮碰撞應(yīng)力波傳播對(duì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的影響。因此,本文從分布質(zhì)量體系模型和應(yīng)力波理論入手,采用理論與有限元模擬相結(jié)合的方法對(duì)正碰/非完全正碰條件下的碰撞應(yīng)力波傳播過程進(jìn)行了分析和驗(yàn)證,并對(duì)現(xiàn)有的碰撞模型進(jìn)行了修正,使之能夠更準(zhǔn)確的反映橋梁上部結(jié)構(gòu)的碰撞過程。主要研究?jī)?nèi)容、方法以及成果如下:(1)建立橋梁上部結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量體系模型,基于一維波動(dòng)理論,采用瞬態(tài)波函數(shù)方法求解了體系波動(dòng)方程,提出了整體加速度與整體速度的計(jì)算方法,研究了模態(tài)數(shù)、長(zhǎng)度劃分方向段數(shù)取值對(duì)結(jié)構(gòu)整體響應(yīng)的影響,進(jìn)而研究了應(yīng)力波傳播對(duì)局部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)和結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)的影響特征,分析了非完全正碰撞情況下碰撞力與碰撞持時(shí)之間的關(guān)系。(2)利用ANSYS/LS-DYNA建立了橋梁上部結(jié)構(gòu)有限元模型,分析正碰與非完全正碰情況下橋面板的結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng),研究了橋面板寬度對(duì)碰撞過程的影響;通過與分布質(zhì)量體系模型的比較分析,研究了非完全正碰情況下碰撞持時(shí)與碰撞力、碰撞持時(shí)與初始角度及初始速度之間的關(guān)系。(3)結(jié)合理論模型和有限元模型分析結(jié)果,基于Kelvin模型,對(duì)完全正碰/非完全正碰下的碰撞接觸剛度進(jìn)行了修正,推導(dǎo)得到了接觸剛度修正系數(shù)表達(dá)式,通過與試驗(yàn)結(jié)果的比較分析,驗(yàn)證了修正Kelvin模型的正確性和準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：分布質(zhì)量體系 應(yīng)力波理論 非完全正碰 碰撞持時(shí) 接觸剛度修正
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U447;U442.55
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-18
• 1.1 課題研究的目的和意義8-11
• 1.2 課題來源11
• 1.3 國內(nèi)外對(duì)結(jié)構(gòu)碰撞的研究現(xiàn)狀11-16
• 1.3.1 橋梁碰撞理論分析模型研究11-15
• 1.3.2 橋梁結(jié)構(gòu)碰撞試驗(yàn)研究15-16
• 1.4 主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 基于瞬態(tài)波函數(shù)的高架橋梁碰撞分析18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 分布質(zhì)量體系運(yùn)動(dòng)方程的建立18-21
• 2.3 橋面板分布質(zhì)量體系的波動(dòng)方程21-23
• 2.4 碰撞過程中的應(yīng)力波及其傳播過程分析23-36
• 2.4.1 完全正碰過程中的應(yīng)力波23-31
• 2.4.1.1 應(yīng)力波傳播對(duì)結(jié)構(gòu)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的影響24-28
• 2.4.1.2 應(yīng)力波傳播結(jié)構(gòu)整體運(yùn)動(dòng)的影響28-31
• 2.4.2 非完全正碰過程中的應(yīng)力波及傳播31-36
• 2.5 本章小結(jié)36-38
• 第3章 考慮應(yīng)力波的高架橋梁碰撞有限元分析38-67
• 3.1 引言38
• 3.2 有限元模型的建立38-40
• 3.2.1 單元和材料類型39
• 3.2.2 接觸類型和接觸算法39-40
• 3.2.3 單元網(wǎng)格劃分、施加負(fù)載以及分析求解40
• 3.3 完全正面碰撞分析40-54
• 3.3.1 應(yīng)力波對(duì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的影響41-51
• 3.3.2 應(yīng)力波對(duì)橋面板整體運(yùn)動(dòng)的影響51-54
• 3.4 非完全正面碰撞分析54-66
• 3.4.1 非完全正碰時(shí)應(yīng)力波對(duì)橋面板質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的影響54-58
• 3.4.2 非完全正碰時(shí)應(yīng)力波對(duì)橋面板整體運(yùn)動(dòng)的影響58-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 第4章 考慮應(yīng)力波的橋梁碰撞簡(jiǎn)化模型研究67-79
• 4.1 引言67
• 4.2 碰撞分析模型67-71
• 4.2.1 線性碰撞模型67-69
• 4.2.2 非線性碰撞模型69-71
• 4.3 考慮應(yīng)力波的碰撞模型分析71-77
• 4.3.1 完全正碰過程中的碰撞分析模型71-75
• 4.3.2 非完全正碰過程中的碰撞分析模型75-77
• 4.4 本章小結(jié)77-79
• 結(jié)論79-81
• 參考文獻(xiàn)81-87
• 致謝87

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1 孟家富;向東;白如月;劉學(xué)平;姜立峰;;轎車與行道樹正碰事故再現(xiàn)關(guān)鍵因素研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造;2011年09期

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本文編號(hào)：613424