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基于多体动力学和有限元法研究车-桥耦合振动
| 论文题名： | 基于多体动力学和有限元法研究车-桥耦合振动 |
| 关键词： | 铁路桥梁;车桥耦合振动;多体动力学;振型叠加法;有限元仿真 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的发展，我国高速铁路的里程总数将又创新高。由于桥梁结构对当地交通影响较小，因此铁路桥梁受到铁路建设时的广泛使用。同时桥梁建成后列车在桥梁上的运行状态和桥梁的安全性也备受人们的关注，所以研究列车和桥梁的振动机理从而降低车桥耦合振动是十分必要的。 本文使用商用多体动力学软件SIMPACK和有限元软件ANSYS进行联合仿真研究车桥耦合振动，该方法相对比以前的编程而言建模效率高，同时可以考虑车辆和桥梁各种参数变化对车桥耦合动力的影响，为分析车桥耦合振动提供了一种新的思路。基于以上方法，本文的主要工作如下： 1、通过多体动力学软件SIMPACK建立了42个自由度的车辆模型，建模时兼顾了车辆模型中的非线性因素并计算其动力响应。结果表明：车辆各项动力指标符合车辆行车的一般规律验证了车辆模型的正确性。 2、总结了桥梁有限元模型建立的一些基本方法及给出了振型叠加法计算桥梁动力响应的原理，列出了桥梁和车辆安全性的相关评价标准，详细说明了联合仿真的实现过程和其原理。 3、基于以上理论分析了64m钢桁梁桥车桥耦合振动。结果表明：列车和桥梁的动力响应都在国家规定的相关范围内满足列车过桥时的行车安全，同时列车和桥梁的动力响应时程曲线都符合车桥耦合振动的一般规律，证明了该方法的可行性和高效性。 4、考虑了轨道不平顺对高速铁路简支箱梁车桥耦合振动的影响。结果表明：轨道不平顺对列车和桥梁的动力响应都有一定的影响，虽然不平顺样本只增大了一点但对车辆的动力响应影响还是十分明显的，同时对桥梁来说增大轨道不平顺对其的振动和变形都有增大的效果，说明轨道不平顺是车-桥耦合系统的主要激励源之一。 5、考虑了不同车轮踏面对车桥耦合振动的影响，对比分析了车辆中常用的LMA踏面和LM踏面。结果表明：选用不同车轮踏面对桥梁的振动和变形影响并不大，同时选用不同车轮踏面对车辆的平稳性有一定的影响，随着速度的提升使用LMA踏面的车辆的平稳性要优于使用LM踏面特别是在车辆的横向平稳性方面，故对比后可知LMA踏面更加符合高速轮轨型面匹配。综合以上分析可知，使用LMA踏面可以更好的降低车桥耦合的动力响应，提升桥梁的安全性和列车的舒适性。 |
| 作者： | 吴宇鹏 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 刘林芽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华东交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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