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车轮-桥梁伸缩缝系统动力学特性研究
| 论文题名： | 车轮-桥梁伸缩缝系统动力学特性研究 |
| 关键词： | 大跨径桥梁;伸缩缝;车辆轮胎;接触作用;动力学特性 |
| 摘要： | 大跨径桥梁的大量建成使得大位移桥梁伸缩缝需求变得尤为迫切，伸缩缝的设计、制造及维护均需要理论研究指导，因此对伸缩缝力学特性进行深入研究很有必要。本文将汽车轮胎与桥梁伸缩缝作为一个系统，研究真实环境下车辆通过伸缩缝时轮胎与伸缩缝中梁的接触作用，分析轮胎过缝过程伸缩缝动力学响应，运用ABAQUS软件对轮胎—伸缩缝接触、伸缩缝动态响应进行分析，将研究结果与不考虑轮胎作用时的结果进行对比分析，进一步完善伸缩缝研究工作。 首先，对载重汽车轮胎在ABAQUS中的有限元建模方法进行了全面研究，合理简化复杂轮胎结构，解决了橡胶—帘线复合结构的材料定义难题，总结出轮胎有限元建模的关键技术;其次，验证了轮胎有限元模型的准确性，对轮胎进行了静载分析、刚度分析以及滚动分析;再次，对车轮施加荷载得到真实环境下汽车通过伸缩缝时中梁受力及载荷分布规律;最后，研究了伸缩缝系统受车轮激励载荷时的竖向位移响应规律，分析中梁复杂位移响应现象的原因，研究了伸缩缝系统的冲击系数，分析了车速与最大冲击系数间的关系。 研究结论包括:第一，轮胎模型最复杂的橡胶—帘线复合结构用加强筋模型模拟，由二维网格模型得到三维模型时需要进行参数变换;第二，轮胎模型在额定载荷作用下接地面积、下沉量与实验数据误差在5％以内，证明本文轮胎模型具有较高准确性;第三，轮胎通过伸缩缝时，至少与两根中梁接触，最多同时作用在三根中梁上，中梁受到的最大载荷与不考虑轮胎作用时相比明显下降;第四，伸缩缝刚度需满足≥50000N/mm，相同刚度下最大竖向位移相对于不考虑轮胎作用时的研究结果减小31.25％，不同速度下位移最大的中梁不固定，车速≥60km/h时，伸缩缝最大竖向位移着速度的增大而增大，最大冲击系数随着速度、轮压的增大而增大，车速控制在60km/h范围内可以有效减小伸缩缝竖向位移及冲击系数。 |
| 作者： | 邓伟 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 王少华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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