ANSYS的公路复杂桥梁车桥耦合动力分析方法

以32m简支梁桥为例,使用有限元软件simpack和ansys分别建立chr动车模型和32m简支梁桥模型,进行两款软件的联合仿真,研究列车的通过速度和简支梁桥的刚度对桥梁动力响应的影响。研究结果表明:列车通过速度对桥梁跨中的竖向位移及竖向加速度影响比较大,跨中的竖向位移和竖向加速度均随列车通过速度的增大而增大,列车通过速度对桥梁跨中的横向位移和横向加速度影响较小;桥梁刚度对跨中的竖向位移、竖向加速度、横向位移和横向加速度的影响比较小,工程中在现有基础上增大桥梁刚度对提高桥梁结构的稳定性意义不大;该计算方法可用于车桥耦合振动分析,计算结果可为高速铁路桥梁建设提供依据。

分别应用广义虚功原理和有限元法建立车辆和桥梁的振动方程,根据车-桥两系统之间随时间变化的接触点满足接触力和位移的协调条件,应用通用结构分析软件ansys建立车桥耦合振动响应的有限元迭代分析模型,并进行数值求解。以一座公路曲线梁桥为例,分别进行了不同车速和是否计入离心力、桥面不平整度等条件下的车桥耦合振动响应分析。结果表明:离心力对桥梁竖向动态响应影响不大,但使桥梁扭转角动态响应加剧;随着车辆速度的增加,振动响应波动的幅值越来越大,频率越来越低,周期变长;桥面不平整度对桥梁的车桥耦合振动影响很大,分析中应予以考虑。

当车辆以一定速度通过桥梁时,使桥产生振动、冲击等动力效应。而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动。这种相互作用、相互影响的问题,就是车辆与桥梁之间的振动耦合问题。为了准确分析车桥之间的相互作用,通过建立车轮加弹簧—阻尼器—簧上质量简支梁的动力分析模型,模拟车辆变速过桥,根据模态综合法给出了车桥系统动力平衡方程。

移动荷载作用下桥梁的车桥耦合振动分析——文章基于euler-bernoulli梁理论，推导了车桥耦合相互作用的动力方程，得出了考虑车一桥相互作用时的质量矩阵、阻尼矩阵以及刚度矩阵。以ansys为平台，采用apdl语言编制了相关程序，对其进行仿真计算。结果表明，文章的...

车桥耦合振动研究方法综述

为研究列车通过桥面上设置多线铁路的大跨度钢桁梁桥所激发的车桥耦合振动的规律，以某两联2×84m连续钢桁梁桥为研究背景，将列车视为多刚体动力系统，用空间有限元对桥梁进行离散建模，并将列车、桥梁视为联合动力体系，建立列车与多线钢桁梁桥的车桥耦合动力模型，计算分析列车通过该桥时的桥梁动力响应和列车走行性。研究结果表明：当ice3高速客车、c62普通货物列车混合编组通过桥梁时，桥梁和车辆的动力响应比单线客车通过桥梁时明显偏大；列车在各种组合工况下通过桥梁时，列车走行性能得到满足，桥梁动力性能良好。

以钢桁梁桥自由振动的模态和正则坐标作为桥跨结构振动的位移函数,将列车-钢桁梁桥作为一个系统,计算正则坐标下钢桁梁桥及车辆的总势能.基于弹性系统的总势能值不变原理及形成矩阵的对号入座法则,建立了车桥时变系统在正则坐标下的振动方程,有效减少了车桥振动的自由度和计算工作量.以某铁路为例,计算了连续钢桁梁桥车桥系统的振动响应,并用模态法和非模态法进行对比,最小误差为0.16%.

将曲线通过车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力联系的振动子系统。运用车桥耦合振动理论,建立铁路车辆曲线通过模型动力方程、曲线梁桥模型及其动力方程。基于激励非线性振动的数值算法,编制曲线梁桥车桥耦合振动分析软件vcbid,进行一座铁路曲线连续梁桥车桥耦合振动响应分析。结果表明:行驶速度对曲线连续梁桥竖向振幅的影响较大,但曲线连续梁桥的竖向振幅并不总是随行驶速度的增加而增加;曲线连续梁桥的横向位移随行驶速度的增大而增大,大致呈线性关系;车辆的横向加速度、竖向加速度、脱轨系数和轮重减轻率均随车辆行驶速度的增加而增加,且均满足我国现行规范的要求。

大跨度提篮拱桥车桥耦合振动分析——大跨度提篮拱桥车桥耦合振动分析目前国内外规范对桥梁设计关于桥梁刚度限值的规定只适用于单跨和多跨简支梁等小跨度常规桥梁,特殊结构桥梁都超出了目前我国各种规范和暂规所能涵盖的范围。提出了列车、大跨度提篮拱桥空间...

本文采用3-d全车模型和模态坐标法,以路面竖向不平顺为激励源,建立车-桥耦合振动微分方程,用runge-kutta法求解,据此思路用matlab编制车-桥耦合振动的计算程序,并进行了frp桥面板钢梁桥的振动分析,模拟结果与现场实测结果对比符合较好,表明该方法正确有效,可用于分析各种车桥耦合振动问题。

以某铁路曲线连续梁桥方案为例,讨论了大跨度铁路曲线梁桥的车桥耦合振动。在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中,建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型动力方程和曲线梁的动力模型及其动力方程;应用了一种基于激励非线性振动的数值方法算法,并在windows9x／2000／xp工作环境下利用powerstation和visualc++完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果。分析中将车辆和曲线连续梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统,通过迭代法进行求解,轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺,在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响。

为了探讨列车通过轨道交通高架槽形梁时诱发的结构噪声，以某拟建30m轨道交通槽形梁为研究对象，建立车桥耦合系统振动分析模型以及槽形梁结构声辐射有限元/边界元模型。采用多体动力学软件simpack建立列车的空间动力学模型，采用有限元软件ansys建立槽形梁有限元模型，基于simpack和ansys相结合的联合仿真方法，获取轮轨激振力。在计算列车荷载作用下槽形梁结构振动响应的基础上，采用有限元-间接边界元耦合声学分析法，探讨底板厚度以及腹板高度对槽形梁结构噪声的影响。研究结果表明：底板厚度的增加可以降低槽形梁梁体正下方的结构噪声，但并非越厚越好，底板厚度对结构远声场有一定程度的影响，但降噪效果不明显；腹板高度的变化使槽形梁结构噪声辐射衰减方向有所改变，桥梁腹板两侧噪声辐射衰减速度较快；桥梁底板正上方的结构辐射噪声最强区域有缩小趋势；分析结果可为轨道交通槽形梁结构减振降噪优化设计提供一定的理论参考依据。

为了评估高速铁路上多线铁路桥梁列车运行安全性与舒适性,以渝黔铁路白沙沱大桥为例,采用多体系统动力学软件simpack建立了crh3动车和拖车三维空间动力学模型,并通过simpack的子结构技术将动车和拖车组装成列车动力学模型;采用有限元软件ansys建立了桥梁的动力分析模型,计算其自振特性.根据列车和桥梁子系统之间的变形协调条件和力平衡条件,在轮轨接触面的节点上进行位移和力的数据传递,基于simpack与ansys相结合的联合仿真方法首次进行多线车桥耦合振动仿真,分析了桥梁动力学指标及列车安全性指标和舒适性指标,探索了多线车桥耦合振动的一般规律和对列车安全性与舒适性的影响程度.研究结果表明:(1)三线列车共同作用下,与单线单独行车时对应动车和拖车的车辆安全性指标(脱轨系数、轮重减载率及轮轨横向力)几乎完全一致;车辆舒适性指标(车体竖向加速度、车体横向加速度、竖向舒适度指标及横向舒适度指标)中除个别竖向加速度约10%外,其余指标都在1%以内,表明由于桥梁刚度较大,桥梁振动对列车动力学指标的影响很小,单线和多线对应动力学指标非常接近,可近似采用单线单独行车时车辆动力学指标推测多线同时行车的对应指标.(2)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向位移比单线叠加位移略大,相差1%以内,竖向位移影响系数在1.001~1.006之间;三线列车共同作用下桥梁主跨跨中横向位移与单线代数叠加位移相近,相差±10%以内,主跨跨中横向位移影响系数在1.000左右,可以近似采用单线叠加的竖向位移和横向位移推测三线列车共同作用下的竖向位移和横向位移.(3)三线列车共同作用下桥梁主跨跨中竖向加速度绝对值比单线代数叠加后的绝对值小,影响系数在0.636~0.771之间,可参照单线代数叠加的桥梁竖向加速度保守评定桥梁的竖向加速度;三线列车共同作用下的主跨跨中横向加速度绝对值比单线行车横向加速度绝对值中的最大值小,可参照单线横向加速度绝对值的最大值保守评定桥梁横向加速度.

车桥耦合系统非平稳随机振动分析 3－142 车桥耦合系统非平稳随机振动分析 张志超，赵岩，林家浩 （大连理工大学工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室，辽宁大连116024） 摘要：本文研究了车桥耦合系统受轨道高低不平顺激励而产生的垂向非平稳随机振动。车辆采用具有 两系悬挂10个自由度的四轮模型，桥梁采用bernoulli-euler梁单元有限元模型。将轨道高低不平 顺假设为均匀调制演变随机过程，并考虑车轮间的相位差，采用虚拟激励法(pem)将轨道不平度精确 地转化为一系列垂向简谐不平度的叠加，大大简化了运动方程的求解。在此基础上采用能够更真实地 模拟车辆作用力在时间域和空间域上连续变化的精细积分法(pim)来进行数值积分计算。最后通过两 个算例给出了耦合系统响应统计值变化的时程曲线，分析了车辆运行速度和轨道不平顺对于系统随机 响应的影响。数值计算表明

双链式悬索桥车桥耦合振动研究——采用单个移动质量一弹簧一阻尼模型模拟车辆，应用达朗贝尔原理和位移协调条件，推导出车桥耦合振动的运动方程．考虑几何非线性及桥面不平度因素，就车辆沿桥纵轴向中心行驶和偏心行驶2种工况，探讨单个移动车辆荷载对双链悬索...

为探讨城市轨道交通u型梁车桥系统车桥耦合振动对周边环境的影响,采用线性化轮轨模型建立了31个自由度的车辆动力学模型。以重庆市轨道交通一号线工程中梁山以西高架区间所采用标准跨径为30m的单线小u结构为对象,采用自编程序和通用对机车车辆过桥时的车桥耦合振动进行了分析,实测了周边地面受到车桥耦合振动的响应,并通过计算与实测结果的对比分析对所建立的理论模型和编制的程序进行了验证,对u梁引起的环境振动进行了评价。结果表明,u型梁具有良好的环境振动控制效果。

以某铁路曲线多跨简支梁桥为例,讨论了考虑桩土作用的铁路曲线梁桥车桥耦合振动.在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中,建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型和动力方程,建立了曲线梁的动力模型及其动力方程;建立了一种基于激励非线性振动的数值方法,并在windows9x/2000/xp工作环境下利用powerstation和visualc++完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果.分析中将曲线通过的车辆和曲线梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动子系统,通过迭代法进行求解这两个子系统;轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺,在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响,得到一些有益的结论.

基于有限元的曲线连续梁桥车桥耦合振动分析——考虑车桥耦合振动计算了汽车通过曲线连续梁桥时车辆和桥梁的振动。把车辆和曲线连续梁桥视作两个分离子体系，分别应用广义虚功原理和有限元法推导了两者的各自振动方程组，通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程...

车桥耦合振动讲义第1讲-chapter_No.1

桥梁结构的动力分析方法是一个热点研究方向,基于模态试验,选取高新一号桥为工程背景,并对该桥结构动力响应进行研究。通过实测得知,振型、频率、阻尼的测试结果与设计取值差异性较大,所以能够推断按设计模型计算的结构动力响应计算结果与实际响应也会有较大差距。根据模态叠加法的理论,提出采用实测模态的数据进行动力分析,可以更为准确地评价桥梁结构的动力响应。

大跨度铁路斜拉桥在车辆通过时,可能发生较大的变形,致使结构几何非线性效应变得显著。针对大跨度斜拉桥的几何非线性特征及铁路桥的特点,建立了结构空间动力分析模型。以广西红水河铁路斜拉桥和主跨300米双线铁路斜拉桥方案为例,模拟机车过桥的全过程,计算了斜拉桥的车桥耦合振动响应,分析了各种因素对桥梁动力响应的影响。结果表明,对于大跨度铁路斜拉桥,非线性分析结果与线性分析结果相比,具有明显差别。在大跨度铁路斜拉桥车桥耦合振动分析中,考虑结构几何非线性效应是必要的。

以公路混凝土梁桥为研究对象,分析了结构损伤及损伤演化的车辆作用下桥梁动力的工作性能,提出考虑结构损伤的车桥耦合振动多尺度分析方法,探讨了该情况下桥梁动力行为的作用机理和影响规律。