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子结构法在桥梁结构分析中的应用研究
| 论文题名： | 子结构法在桥梁结构分析中的应用研究 |
| 关键词： | Guyan静凝聚法;超级单元法;无砟轨道;动力特性;模型缩减;子结构法;桥梁结构 |
| 摘要： | 交通建设事业的蓬勃发展、计算机硬件技术的迅速提高和有限单元法理论的日益完善给复杂结构力学问题的计算带来了革命性的变革，这也给动力子结构法基础理论的创建和发展带来了新的活力。车—桥—轨道动力学分析时，由于结构模型的规模不断扩大，结构的自由度也随着大量增多，因此，不得不对结构进行大量的计算。子结构法的基本思想是“先修改后复原”，通过缩减自由度的方式来简化计算，这不仅能够大幅度降低结构自由度数目，提高计算效率，而且能够保证结构计算分析的精度。 本文以长枕埋入式无砟轨道为研究对象，基于Guyan静力缩聚法和子结构超级单元法的理论，提出了一种有效的轨枕超级单元，可用于精细化的车，桥-轨耦合动力学分析中，显著提高计算效率。本文主要研究内容如下: ①根据D'Alembert原理推导出多自由度体系的运动方程;根据结构有限元原理建立桥上无砟轨道有限元模型并推导了桥梁结构振动微分方程。 ②基于子结构分析方法中的Guyan缩聚理论，建立长轨枕埋入式无砟轨道缩减模型，通过与未缩减的全模型开展静力和动力特性的对比，验证了Guyan缩聚法在结构静力分析中的可行性以及在结构动力学分析的不足。 ③利用ANSYS软件中的MATRIX50超级单元建立桥梁无砟轨道缩减模型，通过与未缩减的全模型开展瞬态动力学分析对比，发现MATRIX50超级单元在横向与纵向扭转响应上存在不足，原因在于其质量矩阵和阻尼矩阵仍然来自于Guyan理论。 ④利用达朗贝尔原理推导了轨枕子结构超级单元的质量矩阵[M]、刚度矩阵[K]和阻尼矩阵[C]，利用ANSYS中的MATRIX27单元进行模拟建立缩减模型，通过与未缩减的全模型开展空间动力响应对比，结果表明了本文提出的轨枕超级单元的有效性。 |
| 作者： | 郑鸿飞 |
| 专业： | 桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 王小松 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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