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车桥耦合振动影响因素研究及随机振动分析
| 论文题名： | 车桥耦合振动影响因素研究及随机振动分析 |
| 关键词： | 车桥耦合振动;影响因素;轨弹性接触;桥梁结构设计 |
| 摘要： | 随着列车运行速度的不断提高、交通密度的日益增加、荷载的逐渐加重，车辆与结构的相互作用问题越来越突出，尤其是桥梁结构，具有跨度大、刚度小的特点，在受到动力冲击时，振动效应明显，并反过来作用在车辆上，影响运行的安全性和平稳性，即形成了车桥耦合问题。车桥耦合问题是一个集随机性、时变性、非线性于一体的复杂的动力学问题。 本文采用更符合工程实际的考虑轮轨弹性接触的车桥大系统空间耦合模型，在此模型的基础上分别建立31自由度车辆运动方程和桥梁结构的有限元动力学方程，与传统模型不同车辆方程中轮对自由度是独立的。考虑轮轨接触力，建立车桥总方程，在轨道不平顺平稳性和各态历经性的假设下，模拟一段足够长的时域样本代表整个随机过程，将时域样本输入车桥系统，运用逐步积分法编写程序进行数值计算获得系统响应的时间历程。车桥耦合问题的动力学方程中的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵都是时变矩阵，即时间的函数，另外矩阵的结构随时间也在不断变化，即矩阵中的非零项在矩阵中的位置也在变化，导致在程序中每一个时间步长质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵必须重新生成和分解，这集中体现了车桥耦合振动的实质和车桥耦合问题的特点，同时也反应了此类问题的复杂性。另外，由于引起车桥耦合振动的激励具有随机性，所以本文最后利用随机振动理论对车桥响应进行了随机分析。 理论源于实践，并服务于实践。通过对各种因素影响下的车桥响应在时域和频域方面的分析，总结了许多有价值的结论，这些结论可应用于桥梁结构的设计和对未建桥梁进行的动力学行车模拟及安全评估，并且在列车提速和桥上行车速度的控制方面也具有实际的指导意义。另外为结构振动控制和动力性能评估及加固问题提供可靠的参考资料，通过理论分析和现场试验相结合，为列车的安全运行和乘车的舒适性、平稳性提供有力的保障，同时也为机车和桥梁设计参数的确定提供参考。 |
| 作者： | 霍学晋 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 刘习军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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