动车-简支T形梁桥耦合振动响应数值分析

摘要

车桥耦合振动问题是桥梁和车辆设计验算时需要考虑的一个重要问题。列车在桥上行驶过程中，由于自身重力给桥梁施加一个动荷载，从而使桥梁产生一定的变形，而桥梁变形会使车辆振动加剧，从而还会反作用于桥梁，形成了车桥耦合振动问题。车辆的运行速度、加速度、悬挂阻尼，轨道的不平顺以及外界的流冰、风、地震等自然现象都对车桥耦合振动响应产生影响，从而影响到车辆运行的安全性和平稳性以及桥梁的工作状态和使用寿命，因此研究车桥系统在各种工况下的响应情况，对铁路桥梁的发展和设计有十分重要的意义。
　　本文利用有限元软件ANSYS Workbench进行数值模拟，在软件中建立了车桥耦合振动系统，分别从车辆、轨道和外界环境三个方面考虑了各因素对车桥系统的影响，利用瞬态分析模块对系统进行动态响应分析。
　　本文主要研究内容有：
　　（1）将轮轨关系处理为Hertz接触，分别建立车辆和桥梁模型，通过轮对和桥梁上轨道轨面之间的接触关系将车-桥联系成为一个整体。
　　（2）将轨道不平顺谱以逆傅立叶法由频域转化为时域，加载到车桥耦合振动系统瞬态分析中，形成轨道不平顺激励下的车桥耦合振动。
　　（3）将流冰冲击作用简化为冲击力形式，通过查阅流冰现象相关文献，确定计算流冰冲击力的参数和相关公式。
　　（4）在车桥耦合振动系统中，通过设置不同速度、加速度、减振器阻尼、是否施加轨道不平顺或流冰冲击等参数，模拟真实情况下这些参数对车桥系统的影响情况。最后对系统响应进行分析。
　　（5）结果表明：车辆的速度、加速度、阻尼，轨道的不平顺和流冰冲击对车桥系统的影响都存在。就具体影响大小而言，轨道不平顺对车桥影响最大，速度影响最小。流冰冲击影响车桥系统有限，但会对横向振动产生较大影响，对行车安全性和平稳性不利，因此需要对流冰现象进行预防。流冰出现时车辆位于桥梁位置会影响到车桥耦合振动的大小。流冰出现在行车中后程时，产生车桥耦合振动响应最大。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1 课题背景

1.2 车桥耦合振动国内外发展

1.3 车桥耦合振动研究现状

1.4 车桥耦合振动研究内容

第2章 车桥耦合系统基本原理及力学模型

2.1 车辆模型的研究

2.2 桥梁模型结构

2.3 轮轨关系的处理

2.4 轨道不平顺时域函数的获取方法

2.5 流冰现象及计算方法

2.6 瞬态模块计算车桥耦合基本流程

2.7 本章小结

第3章 车桥耦合系统有限元模型建立

3.1 模型的建立

3.2 材料的选取

3.3 边界条件

3.4 振动评价标准

3.5 本章小结

第4章 车桥耦合系统响应分析

4.1 引言

4.2 车辆运行速度和加速度对车桥系统的影响

4.3 车辆悬挂阻尼对车桥系统的影响

4.4 轨道不平顺对系统的影响

4.5 流冰对车桥系统的影响

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢