列车桥梁耦合系统非线性随机振动分析

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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。

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。

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。

采用虚功原理、有限张量和矢量代数法计算双横臂扭杆悬架的刚度,应用adams软件验证数学方法计算的可行性。基于随机振动的方法分析轮胎动载荷、悬架动行程和舒适性3个性能指标,对扭杆设计的基本参数进行优化,减小实际行车中的悬架位移和撞击限位块频率,测试效果明显,为总布置设计提供精确的设计参数。

以高速受电弓为研究对象,将一种疲劳寿命分析方法运用到受电弓系统的随机振动疲劳分析评估中.首先利用hypermesh建立受电弓的有限元模型,基于频域法采用iec613732010标准中规定的加速度谱密度作为激励,根据steinberg提出的高斯分布和miner疲劳损伤累计理论,评估随机振动载荷作用下高速受电弓的疲劳强度.分析结果表明,高速动车组受电弓结构满足在随机振动环境下疲劳强度的设计要求,为受电弓结构的随机振动疲劳寿命分析提供一种有效的计算方法.

在概率密度演化理论的框架下,发展了基于概率空间剖分的多维空间选点方法。引入点集voronoi域内的概率作为点集的赋得概率,对点集的f-偏差进行了以赋得概率替代均匀概率的修正。在此基础上,进行误差估计,提出了以点集的修正f-偏差、一阶偏差和二阶偏差均尽可能小为准则的点集选取方法——两步选点法。分析实例表明,基于概率空间剖分的选点方法具有较高的精度和效率。文中最后指出需要进一步研究的问题。

自锚式悬索桥主梁挠度非线性随机静力分析——采用响应面法对自锚式悬索桥主梁主跨中点挠度进行非线性随机静力分析，考察自锚式悬索桥主跨中点挠度随结构材料、几何尺寸及外荷载等不确定性因素的变异而发生变化的规律，有限元分析模型中考虑了主缆几何非线性及主...

随机振动信号功率谱密度的分析

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...

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。

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桥梁墩台不均匀沉降时的车桥垂向系统耦合振动分析——运用自编车一线一桥垂向耦合振动分析程序，分析车辆通过桥梁时列车和桥梁的动力响应，研究桥梁墩台发生不均匀沉降对车、桥垂向系统耦合振动的影响。研究表明：货物列车通过时，在桥梁墩台不均匀沉降单一因素...

针对工程结构随机振动理论在工程抗震中应用的研究进展进行了较详尽的介绍,对地震的随机性以及地震引起地面运动的模拟进行了分析,介绍了地震反应的随机振动方法,对虚拟激励法和概率密度演化理论进行了对比分析。

为了更加准确地对乘车舒适性进行评价,建立了乘客-车辆-桥梁系统耦合振动分析模型,通过拉格朗日方程推导了系统的动力微分方程,newmark积分进行迭代计算,采用fortran语言编程进行求解,分别计算了桥梁、车辆及乘客的振动响应,并与通常的车辆-桥梁耦合振动模型计算结果进行对比.结果表明:是否考虑乘客模型对于桥梁的位移影响比较有限,但是对于车辆的振动状态会产生明显影响,且车辆与乘客的运动响应存在明显差异,因此采用车辆的振动响应对乘车舒适性进行评价的方法可能会过高地估计乘客的舒适性.

以无限长kelvin地基上的kirchhoff板模拟路面支撑体系,将1/2车辆模型与受振建筑耦合进统一的有限元数值模型.视无限长路面为周期性链式子结构,通过证明有阻尼链式子结构的辛正交特性,建立一个典型路面子结构模型.应用垂向耦合随机振动的二维移动单元格式,在频域内基于虚拟激励法进行数值求解,分析了振源-支撑体系-受振结构统一模型下的垂向动力学响应.数值算例表明:车辆诱发的随机振动给邻近建筑带来显著的加速度响应,避免了人工边界的截断误差,数值方法对复杂随机振动系统有较高的计算效率和精度.

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。

工程结构中,复合材料的几何参数往往具有随机性质,如何研究随机参数非线性系统的随机响应及统计特性,这对结构的可靠性设计和优化设计有着非常重要的意义。本文应用摄动法和随机中心差分法,建立了复合材料非线性系统的振动方程和计算模型,研究了复合材料层合板具有随机参数的非线性系统在确定性荷载下的随机响应,数值算例说明了本算法的正确性。

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...

使用铅芯橡胶支座(lrb)作为隔震设备,分析了一个典型3跨连续梁桥在4种地震作用下的系统响应。采用bouc-wen模型模拟lrb的力变形非线性行为,使用有限单元方法建立系统刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,使用龙格库塔法求解非线性方程。研究的重要参数包括桥墩的刚度、支座的屈服强度及屈服后周期,评价的主要依据是主梁振动加速度、桥墩支座位移、桥台支座位移及桥墩底部剪力和弯矩。结果表明:桥墩刚度对地震响应的隔震效果有很大的影响,随着桥墩刚度的减小,隔震效果降低,而lrb对桥墩刚度较大的桥梁有很好的隔震效果;lrb的屈服强度和屈服后周期均对隔震效果有一定的影响,不同的地震激励对系统的影响不同,对某种地震激励,存在一个最优的lrb屈服强度。

叶轮机械的叶轮系统是典型的非线性多振子系统,其各组件的振动均具有耦合性包括叶片流固耦合。利用表征非线性动力学系统随机性的关联维对风机稳定运行下5个工况的叶轮轴向振动信号和叶轮出口气动信号量化结果发现:二者信号关联维曲线的走向一致,即双方信号整体结构变化具有一致性、互体现性。证明了利用叶轮机械的耦合振动信号对其进行监测具有可行性。但用同样的方法分析发现:风机启动时(非稳定工况)的五段信号不具备这样的特性。

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.