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基于多体动力学的铁路斜拉桥车—桥耦合分析及疲劳损伤评估
| 论文题名： | 基于多体动力学的铁路斜拉桥车—桥耦合分析及疲劳损伤评估 |
| 关键词： | 铁路斜拉桥;车桥耦合振动;疲劳损伤;多体动力学;仿真分析 |
| 摘要： | 随着高速铁路的发展，列车速度和轴重不断增加，车桥耦合作用下列车行车舒适性、安全性以及桥梁使用性能受到严重影响，对车桥耦合振动仿真分析具有重要的意义。本文依托国家自然科学基金项目(51178471，51322808)，总结了车桥耦合分析理论和分析方法，避开编制程序的繁琐过程，采用多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS联合仿真的方法，实现了车桥耦合仿真分析。主要工作如下: 1.以SIMPACK为背景，详细介绍了软件中分析采用的各种车桥耦合理论。包括:采用拉格朗日法建立车桥动力学方程、模态振型叠加法建立桥梁动力学方程、数值方法处理轮轨接触几何关系、Kalker简化理论——FASTSIM处理轮轨蠕滑力、Hertz理论处理轮轨法向力和功率谱描述轨道不平顺。 2.以郁江双线铁路钢桁梁斜拉桥为工程背景，在SIMPACK中实现车桥耦合仿真分析。计算了各种工况下车桥耦合时变系统动力响应，包括:不同车速单线行车、不同速度双线行车、德国高低不平顺轨道谱、各种桥梁阻尼系数等。得出:车速、轨道谱主要影响列车动力响应;双线行车对桥梁响应影响很大;增加桥梁阻尼可减小桥梁动力响应，对桥梁是有利的;该桥行车各指标均满足规范要求。 3.将SIMPACK中车桥耦合分析轮轨力导入ANSYS中，计算各构件应力时程，然后采用雨流法进行应力幅计数，疲劳损伤理论对疲劳损伤进行评估，得出:在设计使用年限内，车致振动不至造成桥梁疲劳破坏。 |
| 作者： | 邓朋儒 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 何旭辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中南大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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