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原文传递浮桥-车辆耦合系统的动力学研究

论文题名：	浮桥-车辆耦合系统的动力学研究
关键词：	浮桥-车辆耦合振动;动力学响应;移动载荷作用;双体承压舟
摘要：	浮桥是一种古老的浮渡设备，在民用以及军事后勤工作中占有极其重要的地位。常将浮桥简化为弹性基础梁的模型进行分析。随着现代技术的发展，浮桥的单位长度的质量越来越小，而过载越来越大，速度越来越快，因而在浮桥的运营中，因车辆的超载与超速而引发的安全事故频发，使得车辆通过浮桥时的安全问题倍受人们关注，因此研究车辆通过浮桥的过程中浮桥与车辆耦合系统的动力学响应是很有意义的。本文以双体承压舟浮桥为研究对象，综合运用理论分析和动力学分析的方法，以有限元法和多刚体动力学的基本理论为基础，开展带式浮桥在移动载荷作用下的响应分析和双体承压舟铰接浮桥在车辆各种布载工况下的动力学响应研究，并将动力学分析中分析出的浮桥受到的车辆的冲击载荷的最大值施加在双体承压舟的三维有限元模型上，实现了对双体承压舟在车辆载荷作用下的强度分析。第一，弹性基础梁是进行带式浮桥结构计算时通常采用的力学模型。采用ANSYS中的APDL语言编写移动载荷各时间部的信息，研究了匀速载荷作用下带式浮桥弹性基础梁模型的响应，结果表明在5km/h-100km/h的车辆通过速度范围内，当载荷速度在低于30km/h时，移动载荷作用下弹性基础梁的中点的Y向位移和Y向速度在较小的范围内波动，但当载荷的通过速度超过30km/h时，中点的Y向位移和Y向速度开始逐步增大，不利于车辆的平稳通过。第二，以浮桥的数学模型为基础，基于多体动力学分析软件ADAMS建立了连续铰接的双体承压舟浮桥动力学分析模型，将车辆分别简化为移动质量和移动的振动质量两种模型，研究了移动车辆作用下浮桥的动力学响应。研究表明车辆的振动特性对浮桥的铰接点处的铰接力有较大影响，考虑车辆的振动特性时铰接点处的铰接力只占不考虑车辆振动特性时铰接力的62.75％左右。两种车辆模型作用下车辆与浮桥之间的接触力的变化情况也有较大的区别。由于移动的振动质量模型更加接近于实际情况，因此在车辆．浮桥相互作用模型的分析中考虑车辆振动特性是必要的。第三，分析了浮桥在各种车辆工况作用下的动力学响应。重点分析了浮桥在各种工况下的动态位移和铰接点处铰接力随时间的变化情况，并对分析结果进行了分析，得到了浮桥在各种通载工况下整体变形和铰接力的变化规律。第四，基于三维有限元分析软件ANSYS中建立了双体承压舟三维有限元模型，并利用动力学分析过程中得到的浮桥铰接点处铰接力的最大值，在ANSYS中对双体承压舟进行应力分析。分析表明，双体承压舟连接桥在车辆载荷下会发生上拱，支耳的下部是双体承压舟变形较大的部位，支耳与单舟的连接部分是应力最大的部位。在进行实地测试和强度分析的时候，应该重点关注这些部位。综上所述，本文的创新性在于基于ADAMS软件分析了浮桥．车辆耦合系统，对车辆各种具体工况进行动力学分析，并得到了浮桥在各种车辆工况下的整体垂向位移和铰接力的变化规律。本文所作的研究，可以为双体承压舟铰接浮桥的设计以及浮桥的实际运营等提供相关数据，对于完善相关的浮桥-车辆耦合系统理论和指导实际浮桥运营具有理论参考意义和工程应用价值。
作者：	侯宇怀
专业：	机械电子工程
导师：	宋方臻
授予学位：	硕士
授予学位单位：	济南大学
学位年度：	2009
正文语种：	中文