多片梁组成的简支梁的动力仿真分析

摘要

当车辆通过桥梁时会引起桥梁的振动，桥梁的振动又会反过来引起车辆的振动，这就是车桥耦合的动力响应问题。现有的车桥耦合动力研究中，多数是采用结构动力法方法建立结构运动微分方程，通过数值积分进行求解，但这种求解方法会受到运动方程中自由度数量的限制。随着计算机技术以及有限元理论的发展，车桥耦合系统的精细化仿真分析成为了可能。本文介绍了一种全新的建模方法来进行车桥耦合的三维仿真分析，用来获取桥梁在车辆作用下的真实的动力响应。
　　 首先，本文介绍了怀化舞水五桥引桥（多片梁组成的简支梁桥）的成桥静力、动力试验。在试验中进行了大量的跑车试验，获取了丰富的数据以用于对比之后仿真的分析结果。
　　 其次，运用Ansys建立全桥有限元模型，根据静力试验的工况施加荷载，得到与试验相符的结果。同时，还计算得到与实测结果相近的模态值，从而验证了模型的准确性，并以此模型绘制出动力测试点的响应曲线。
　　 再次，联合运用虚拟试验场软件VPG和有限元前处理软件Hypermesh，建立基于LS-DYNA的车桥三维仿真模型。在车辆模型中，为确保模型可以产生与实际车辆相同的激励，模型不仅准确的定义了包括车轮、悬挂系统、车架等辆主要的构件，还考虑了车轮与桥梁接触面的摩擦作用。在赋予车辆模型速度后，按照试验的工况进行模拟，得到了与试验数据相吻合的计算结果，验证了仿真方法的可行性和可靠性。
　　 最后，作者改变模型中车辆的速度进行计算，分析速度对此类桥梁冲击系数的影响，并针对性的提出冲击系数的推荐值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景与意义

1．2 车桥耦合问题的研究

1．2．1 古典理论研究

1．2．2 研究现状

1．2．3 发展方向

1．3 本文主要研究内容

第2章 怀化舞水五桥引桥成桥试验

2．1 怀化舞水五桥引桥概况

2．2 成桥静力试验

2．2．1 试验内容

2．2．2 测试方法

2．2．3 试验结果与分析

2．3 成桥动力试验

2．3．1 实桥动力特性的试验

2．3．2 跑车试验

2．3．3 试验数据分析

2．4 本章小结

第3章 基于ANSYS的有限元仿真分析

3．1 ANSYS程序的介绍

3．2 桥梁有限元模型

3．3 静力分析

3．4 模态分析

3．5 车辆过桥静力响应模拟

3．6 本章小结

第4章 基于LS-DYNA的车桥仿真分析

4．1 LS-DYNA程序的介绍

4．2 试验车概况

4．3 车辆有限元模型的建立

4．3．1 车轮的模拟

4．3．2 悬架系统的模拟

4．3．3 车辆上部结构的模拟

4．3．4 车辆运动的模拟

4．4 桥梁有限元模型的建立

4．5 车桥模型的耦合

4．6 试验结果

4．7 计算结果

4．8 有限元结果对比分析

4．9 本章小结

第5章 冲击系数分析

5．1 引言

5．2 测点的选择

5．3 速度对冲击系数的影响

5．4 主梁宽度对冲击系数的影响

5．5 本章小结

总结与展望

参考文献

致谢