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《車-橋耦合振動的動力響應(yīng)分析.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第36卷第4期大連交通大學(xué)學(xué)報Vo1．36No．42015年8月JOURNALOFDALIANJIAOTONGUNIVERSITYAug．2015文章編號：1673-9590(2015)04-0022—05車一橋耦合振動的動力I1向應(yīng)分析蔡軍哲，何偉，邊隴超，司龍(1．西安公路研究院，陜西西安710065；2．陜西省交通建設(shè)集團(tuán)公司，陜西西安710075；3．陜西省長安區(qū)農(nóng)村公路管理站，陜西西安710100)米摘要：通過三角級數(shù)疊加法模擬橋面不平順激勵，運用大型有限元通用分析軟件ANSYS的耦合技術(shù)對車一橋耦合振動進(jìn)行了分析．提出了5個自由度的車輛模型模
2、擬重車，160個梁單元模型模擬簡支梁橋，把車輛和橋梁結(jié)構(gòu)視為2個系統(tǒng)，利用Newmark—B法求解車一橋耦合振動方程組，進(jìn)行了橋梁結(jié)構(gòu)振動的位移、彎矩的響應(yīng)研究．得到了橋梁跨中最大位移和彎矩都不是發(fā)生在橋梁跨中位置；隨著橋面不平順有明顯的變化，隨著橋面狀況的變差，其響應(yīng)越來越大．關(guān)鍵詞：車一橋耦合振動；車輛模型；三角級數(shù)疊加；隨機(jī)不平整文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A0引言響應(yīng)分析提供了一種便捷和可靠的數(shù)值分析方法．當(dāng)車輛以一定速度通過橋梁時，因車輛自身1車一橋耦合振動分析動力特性的作用、橋頭引道與橋面凹凸等因素的1．1橋梁模型及振動方程影響，引起車輛彈簧上部由車身及裝載
3、貨物所構(gòu)目前，梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋等橋型結(jié)構(gòu)成的懸掛質(zhì)量的振動．車輛的振動會促使橋梁結(jié)形式在車一橋耦合振動分析中都有所涉及．一般構(gòu)發(fā)生振動，導(dǎo)致橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)力及位移變化，與此同時橋梁結(jié)構(gòu)的振動又促進(jìn)車輛的振動，這種相采用有限元方法建立橋梁模型的動力平衡方程．互作用和反作用就是“車一橋耦合”問題，關(guān)于車橋梁有限元模型大多采用桿系單元建立J，對結(jié)一橋耦合振動研究可追溯到1929年的Jefcott_lJ構(gòu)作大量簡化的有限元模型會導(dǎo)致一定的近似發(fā)表的動載荷作用下橋梁振動的研究．初期的研性，并且忽略了橋梁的局部振動．橋梁一般由橋跨究都是將車輛簡化為移動的載荷，
4、在1968年，Tan結(jié)構(gòu)、支座系統(tǒng)、墩臺、及墩臺基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)組成，在和Shore【2-3]運用一個移動常量力來考慮而忽略分析車輛與橋梁結(jié)構(gòu)的耦合振動時，一般用空間其慣性；當(dāng)車輛的質(zhì)量遠(yuǎn)小于橋梁結(jié)構(gòu)且橋面平有限元模型來模擬橋梁結(jié)構(gòu)，采用空間梁單元進(jìn)整度較好時，上述簡化研究還是很實用和便捷的．行分析．橋梁結(jié)構(gòu)屬于多自由度體系，橋梁結(jié)但當(dāng)車輛的質(zhì)量不可以忽略時，就需要使用改進(jìn)構(gòu)的動力平衡方程可寫為：的模型，于是在1979年，Blewjas_4提出了移動質(zhì)量模型．然而這一模型在反映車一橋耦合本質(zhì)上[]{}+[c]{}+[]{}={F}仍然是不完善的，于是林海等對初
5、期的解析分(1)析理論做的評述里有更詳細(xì)的介紹．式中：[]為橋梁結(jié)構(gòu)的質(zhì)量矩陣；[]為橋本文考慮橋面隨機(jī)不平整激勵，建立1／2車輛梁結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣；[]為橋梁結(jié)構(gòu)的剛度矩模型作為車一橋耦合的移動荷載作用在空間簡支梁橋模型上．運用大型有限元分析軟件ANSYS的耦合陣；{}、{}、{}為分別為橋梁結(jié)構(gòu)節(jié)點的技術(shù)來實現(xiàn)車一橋耦合振動分析，為橋梁結(jié)構(gòu)動力加速度、速度和位移向量；[]為車輛作用于橋{l}收稿日期：2014—12-30作者簡介：蔡軍哲(1982一)，男，工程師，碩士，主要從事橋梁結(jié)構(gòu)的研究E-mail：153068642@qq．com．第4期蔡軍哲，
6、等：車一橋耦合振動的動力響應(yīng)分析梁結(jié)構(gòu)的荷載向量，車輛荷載和橋梁的耦合振動、轉(zhuǎn)角0和三軸車豎向位移Z(i=1，2，3)的五個車速、橋面不平整度的函數(shù)．自由度的振動系統(tǒng)．1．2車輛模型及振動方程，弓l車輛動力學(xué)是研究所有與車輛系統(tǒng)運動有關(guān)M／"-~0＼的科學(xué)，其本身是個非常復(fù)雜的學(xué)科．在車一橋耦合振動分析中，橋梁工作者主要關(guān)注橋梁結(jié)構(gòu)的振動響應(yīng)，而車輛本身的模型只要能滿足車一橋耦合振動的要求，一般都作盡可能的簡化，以減少耦合系統(tǒng)求解的復(fù)雜程度．L———lL公路橋梁上的車輛常見是各種類型的雙軸、三軸載重車輛和運輸重車．車輛行駛過橋面時，將圖1三軸車輛平面模型
7、產(chǎn)生振動，車輛的振動主要包括下面幾種：上下振動、前后振動和左右搖晃．如果輪胎運動時不離開橋面，橋梁的動力響建立三軸載重車平面車輛模型8(見圖1)，應(yīng)可近似看作靜力響應(yīng)，以豎向靜力平衡狀態(tài)為本文采用1／2車輛模型模擬移動荷載．建立車輛車輛運動系統(tǒng)的基準(zhǔn)，則車輛振動系統(tǒng)的總動能振動模型，它屬于車身剛體的豎向位移，豎向、勢能及能量損失D分別為：31"2=+2+(1，2，3)u=1(zz+㈤。+1K(zz：一+1KG—。一,3(ZG—z3一㈤+1(z一y)+1K(Z：-r2一)，)+1(z1a，_r3一y，)D=1c(+f。)。+1c(。一一z)+1c一(一，一
8、z：)+。。1cc‘。l((Z。1一一r。1．—．Y．。1)+尋÷c2(Z：2一
