学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于SIMPACK的钢桁梁斜拉桥车—桥耦合振动仿真分析

作　者: 朱伟
导　师: 何旭辉
学　校: 中南大学
专　业: 土木工程
关键词: 车-桥时变系统耦合振动多体动力学 SIMPACK 联合仿真轮轨弹性接触动力响应
分类号: U441.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

摘要：列车通过桥梁会引起桥梁的振动,同时桥梁的振动亦会影响列车的振动,此时,车-桥系统的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵及荷载列阵均随着列车在桥上的运行而变化,此种状况称为车-桥时变系统的耦合振动。目前国内研究人员解决该问题通常的做法是编制仿真软件,比如国内研究机构联合开发的TTBSIM、郭向荣教授编制的G-SAP等,如果研究该问题的每个研究人员都需要编制仿真软件,这显然是不现实的。基于此,在国家自然科学基金(51178471)的资助下,本文利用商用多体动力学软件SIMPACK在列车快速建模及轮轨接触模拟方面的优势,并结合通用有限元软件进行联合仿真,为解决车-桥耦合振动问题提供一种新途径。本文主要完成以下工作：1、详细介绍了利用多体动力学软件SIMPACK建立车辆模型的步骤以及通过有限元接口程序FEMBS进行车-桥联合仿真的方法。其中建立的车辆模型为42个自由度,然后通过子结构法把建立的车辆模型组装成列车模型,在进行车-桥耦合振动仿真分析时,采用德国低干扰谱作为系统激励源,轮轨接触采用非线性弹性接触模型并考虑了车辆悬挂系统的非线性因素。2、利用本文介绍方法对秦沈客运专线沙河特大桥其中3跨24米简支梁桥的车-桥动力响应进行计算,并与TTBSIM计算结果对比、通过现场实测数据进行验证,结果表明：基于SIMPACK车-桥耦合振动联合仿真分析的计算结果具有较好的精度,方法具有可行性。3、采用联合仿真的方法计算了南广铁路主跨228m的郁江双线钢桁梁斜拉桥的车-桥动力响应,结果表明列车以250km/h通过郁江桥时,列车动力响应及桥梁动力响应均满足车-桥时变系统的动力响应评定标准。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
1 绪论  8-19
  1.1 车-桥耦合振动分析方法概述  8-13
    1.1.1 车-桥耦合振动研究历史  9-10
    1.1.2 车-桥耦合振动研究特点  10-13
  1.2 车-桥耦合振动仿真分析典型软件介绍  13-16
    1.2.1 联合开发的TTBSIM介绍  13-14
    1.2.2 中南大学开发的G-SAP介绍  14-15
    1.2.3 DLR开发的SIMPACK介绍  15-16
  1.3 本文研究工作  16-19
    1.3.1 本文选题意义  16-17
    1.3.2 本文研究内容  17-19
2 车-桥耦合振动仿真分析模型的建立  19-39
  2.1 列车模型的建立  19-32
    2.1.1 多体动力学基本概念  19-21
    2.1.2 多体动力学与车辆动力学  21-22
    2.1.3 车辆模型拓扑图  22-23
    2.1.4 车辆动力学参数  23-25
    2.1.5 车辆模型自由度  25
    2.1.6 轮轨接触关系  25-27
    2.1.7 系统激励源  27-28
    2.1.8 模型中的非线性因素  28-30
    2.1.9 动车组模型的建立  30-31
    2.1.10 动车组运行稳定性判定  31-32
  2.2 桥梁模型的建立  32-35
    2.2.1 桥梁结构动力学方程  32
    2.2.2 桥梁动力子结构法  32-34
    2.2.3 桥梁自振特性分析  34
    2.2.4 桥梁动力响应的求解  34-35
  2.3 列车模型与桥梁模型的耦合  35-36
    2.3.1 弹性结构在多体系统中的实现  35-36
    2.3.2 弹性结构导入接FEMBS  36
    2.3.3 有限元与多体系统数据交换  36
  2.4 车-桥耦合振动动力响应评定标准  36-39
    2.4.1 列车动力响应评价指标  37-38
    2.4.2 桥梁动力响应评价指标  38-39
3 基于SIMPACK简支梁车-桥耦合动力响应验证  39-47
  3.1 简支梁桥结构概况  39
  3.2 简支梁桥自振特性分析  39-41
  3.3 简支梁桥车-桥耦合动力响应计算结果验证  41-46
    3.3.1 列车与桥梁模型的耦合  41-42
    3.3.2 车-桥耦合动力响应综合对比  42-43
    3.3.3 车-桥耦合车辆动力响应分析  43-45
    3.3.4 车-桥耦合桥梁动力响应分析  45-46
  3.4 本章小结  46-47
4 基于SIMPACK钢桁梁斜拉桥车-桥耦合振动仿真分析  47-62
  4.1 工程背景  47-48
  4.2 桥梁动力分析模型的建立  48-49
  4.3 桥梁自振特性分析  49-51
  4.4 车-桥耦合动力响应分析  51-61
    4.4.1 车-桥耦合动力响应分析结果汇总  52-54
    4.4.2 车-桥耦合车辆动力响应分析  54-58
    4.4.3 车-桥耦合桥梁动力响应分析  58-61
  4.5 本章小结  61-62
5 结论与展望  62-64
  5.1 结论  62
  5.2 展望  62-64
参考文献  64-68
攻读硕士学位期间主要研究成果  68-69
致谢  69

基于SIMPACK的钢桁梁斜拉桥车—桥耦合振动仿真分析

内容摘要

全文目录

相似论文