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原文传递车桥耦合系统时变动力学分析

论文题名：	车桥耦合系统时变动力学分析
关键词：	车桥耦合;耦合系统;动力学模型;移动质量;铁路斜拉桥;时变系统;车辆;小参数摄动法;结构动力学;载荷模型;求解;简支梁;车桥相互作用;系统动力学;随时间变化;动力学建模;动力学方程;质量模型;振动响应;系统耦合
摘要：	随着轻质、大跨度桥梁结构的应用以及车辆速度的不断提高，传统的移动载荷模型已经不能够准确地描述车辆过桥所引起的动力行为，需要用包含惯性耦合效应的移动质量模型取而代之。由于车桥相互作用的位置随时间变化，车桥惯性耦合系统是一个复杂的时变系统。时变系统动力学的研究是结构动力学领域研究的一个新的热点，无论在理论建模、数值算法还是工程应用方面都有重要意义。本文较为系统地研究了车桥耦合系统的时变动力学建模和求解问题，主要工作包括： 1.通过对传统的动力分析数值方法进行考察，发现由于时间步长的敏感性，这些方法不太适合时变系统。考虑到车桥质量比一般小于0.5的实际情况，确定以摄动法作为求解车桥耦合时变动力学问题的主要手段。 2.在已有的匀速移动质量简支梁模型中加入哥氏力和离心力效应，建立了系统的时变动力学方程，采用小参数摄动法进行求解。通过具体算例，分析了车速和质量的影响以及传统的移动载荷模型的误差。 3.进一步考虑车辆加速或减速运动时的情形，建立了匀加速移动质量简支梁系统的动力学模型，采用摄动法得到问题的解。分析了车辆加速度对系统振动响应的影响。 4.建立了有限多个车辆过桥时的车桥耦合时变动力学模型，给出了多点耦合问题的近似求解方法。分析了不同车数、车速和车距等参数对系统动力响应的影响。 5.针对我国高速铁路斜拉桥规划，建立了一种简化的高速车辆一斜拉桥系统耦合动力学模型，并给出了该问题的多尺度摄动解。这一工作对于高速铁路斜拉桥的设计有一定的参考价值。关键词：车桥耦合时变结构动力学移动荷载模型移动质量模型摄动法斜拉桥
作者：	王华林
专业：	工程力学
导师：	胡振东;卢国强
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学航空航天与力学学院
学位年度：	2004
正文语种：	中文