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用ANSYS实现车桥耦合空间振动分析
| 论文题名： | 用ANSYS实现车桥耦合空间振动分析 |
| 关键词： | 车桥耦合;动力响应;ANSYS;钢板梁桥;蛇行波;桥梁振动;计算机仿真 |
| 摘要： | 列车过桥时会引起桥梁的振动，桥梁的振动反过来也会影响车辆的振动，即形成车桥耦合振动问题。随着我国铁路客货车的全面提速，为了有效的对既有桥梁运营状态进行评估，以及对新建、改建桥梁进行优化设计，均需对列车过桥时的车桥耦合振动问题进行分析。而计算机仿真模拟是目前最方便、最快捷、最经济的计算分析方法。 本文分别从激励源、计算模型、求解方法等方面对车桥耦合振动问题进行了分析。建立了车辆和桥梁耦合振动的空间模型(其中车辆模型具有13个自由度)，以轮对蛇行运动和轨道不平顺作为系统的激励源，通过位移协调关系，推导了车桥耦合振动系统的动力平衡方程。 以往，不同学者根据自己研究问题的侧重点，应用不同的计算机语言编制自己的求解程序及软件包，都取得了较好的效果。但自编程序较复杂，建立的桥梁模型比较简单，程序应用的普遍性和广泛性受到一定程度的限制。为此，选择一种通用性强、应用性广、开发前景广阔、为大多数工程人员熟练掌握的应用软件来分析车桥耦合振动响应具有重要的工程实际意义。ANSYS是目前广受土木工程界欢迎的大型结构计算机分析软件，桥梁结构的实体建模可达到较高的精度，但该软件没有现成的模块来分析车桥耦合振动问题。因此，本文在ANSYS工作环境下，充分利用其强大的前后处理功能及多种用户使用工具，用户编程特性、APDL参数化设计语言、宏、IF-THEN-ELSE及DO循环等，借助FORTRAN语言编写了车辆动力方程求解程序，并将其作为ANSYS外部命令调用，实现了列车过桥整个过程的动力响应分析。 通过计算40m上承式钢板梁桥车桥耦合振动响应，结果表明：蛇行波为桥梁横向振动主要激励源，桥梁发生横向共振的速度及幅值与蛇行波长有关，当蛇行波长为8.2m，车速为63km/h时，桥梁横向达到共振，其波形与实测结果相近；空载货车及空重混编货车在轮对蛇行波长为8～9m，车速为55～70km/h时，横向振动均较大。通过与实测结果对比，验证了计算方法与程序的正确性。 |
| 作者： | 梁玉红 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 苏木标 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 石家庄铁道学院 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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