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车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究
| 论文题名： | 车桥耦合系统振动分析及损伤识别研究 |
| 关键词： | 车桥耦合;损伤识别;灵敏度方程;李雅普诺夫指数;振动分析 |
| 摘要： | 近年来我国桥梁建设取得了巨大的成就，桥梁结构也朝着轻柔化、大型化、功能复杂化等方向发展，无论是从桥梁的规模和数量上来说都已达到世界前列水平，但随之而来的是在运营期间环境变化、交通荷载、疲劳损伤等环境影响下发生的维护保养问题，因此基于桥梁从设计到运营全寿命结构健康监测具有重要的实用价值。本文以桥梁损伤识别为目的，分析了车桥耦合损伤模型的振动响应，采用灵敏度损伤识别算法成功识别出结构的损伤部位和程度，并结合多体动力学和有限元分析软件建立更加复杂的混凝土箱梁-高速列车模型，探讨了箱梁在损伤情况下的动态响应，并结合系统混沌理论建立起损伤指标，反应桥梁的损伤情况，研究成果具有一定的工程价值，主要内容包括： (1)基于数值仿真分析方法，建立十个自由度的双轴车辆模型和16个梁单元的有限元简支桥梁模型，计算车辆过桥时的车体和桥梁跨中位移、速度、加速度响应，模拟各种损伤工况，分析在不同损伤工况下的动态响应变化规律，得出不同的车体速度、路面粗糙度、桥梁跨径等因素对车桥耦合系统振动性能的影响。 (2)针对已有的车桥耦合数学模型，引入灵敏度损伤识别算法，分别利用桥梁跨中测点和车体的加速度响应，作为损伤识别的源数据，反演出桥梁的损伤情况，并分析了噪音、车辆行驶速度等因素对损伤识别精度的影响。 (3)为了更加真实的反应实际车桥和桥梁耦合振动状态，通过多体动力学和有限元仿真软件，建立10节车厢的高速列车TGV模型和混凝土箱梁有限元模型，模拟多种桥梁损伤工况，得出车体过桥时的动态响应，分析损伤和响应之间的规律。引入混沌指标，通过李雅普诺夫指数来间接反应桥梁的整体损伤程度，为利用车桥耦合模型实现桥梁结构健康监测提供新的损伤指标。 |
| 作者： | 雷亮 |
| 专业： | 工程力学 |
| 导师： | 何钦象 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安理工大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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