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设置AMD的铁路钢桥主动/鲁棒延寿控制研究
| 论文题名： | 设置AMD的铁路钢桥主动/鲁棒延寿控制研究 |
| 关键词： | 铁路钢桥;疲劳裂纹;寿命评估;主动控制;鲁棒控制 |
| 摘要： | 随着大跨度桥梁的普遍兴建和高效能建桥材料的广泛应用，桥梁结构的振动问题日趋突出。铁路钢桥作为大跨度桥梁常用的一种结构型式，对铁路安全运营起着至关重要的作用。由于列车运行数量的不断增加和列车车速的提高，铁路钢桥承受着日益繁重的交通荷载，其振动问题不仅关系到本身的正常使用和耐久性能，而且关系到列车行车安全性。通过采用振动控制方法减小列车通过铁路钢桥时产生的动力响应，对于保证铁路钢桥的正常使用和预防重大事故的发生，以及延长其服役时间具有重要的经济价值和社会价值。 本文的研究以实际一座铁路钢桁架桥梁为工程背景，开展了在列车运行时采用主动控制和鲁棒控制方法对铁路钢桥进行振动控制和裂纹萌生疲劳寿命评估的研究。根据国内外现有的对铁路钢桥振动控制和疲劳裂纹萌生寿命评估的研究现状分析，结合目前的研究情况，本文主要针对以下几个方面进行了研究： 首先，简要介绍本文研究相关的工程背景，运用有限元分析软件建立实际一座铁路钢桁架桥的整体壳体模型，进行了动力特性分析，给出了AMD系统的平面布置和力学模型，用平衡降阶法对铁路钢桥整体模型进行了模型降阶，对模型降阶后的结构稳定性和误差影响进行了分析。 其次，给出了在列车荷载作用下不受控制、主动控制、鲁棒控制下的桥梁受控方程，研究了列车运行时整体铁路钢桥的振动响应，对三种情况下铁路钢桥振动效果进行了比较，研究了车速不同时主动控制和鲁棒控制对桥梁振动控制的效果。 然后对列车运行时主动控制和鲁棒控制下铁路钢桥的疲劳裂纹萌生寿命进行了研究。采用有限元分析软件建立了整体铁路钢桥下弦大节点模型，在列车荷载作用下对节点模型进行了应变分析，确定出危险点，给出了采用临界面法对铁路钢桁架桥的多轴疲劳分析的步骤。 最后运用临界面法对研究对象进行多轴疲劳寿命分析，获得控制后的铁路钢桥节点区域的疲劳裂纹萌生寿命，对比分析了铁路钢桥在不受控制、主动控制以及鲁棒控制下的疲劳寿命，同时研究了列车时速不同时主动控制与鲁棒控制对铁路钢桥的裂纹萌生寿命的影响。 综上所述，本文建立了一套列车运行时对铁路钢桥进行振动控制和疲劳裂纹萌生寿命评估的控制理论，采用主动/鲁棒振动控制方法减小列车过桥时产生的动力响应，对保证铁路钢桥的正常使用、提高铁路钢桥的抗疲劳破坏能力、预防重特大事故的发生、降低铁路钢桥维护成本方面有一定的经济和社会效益。 |
| 作者： | 周长超 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 刘嘉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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