基于分離迭代法的汽車—連續(xù)體系梁橋時(shí)變系統(tǒng)耦合振動(dòng)研究.pdf

1、近年來，隨著交通量的增加、行車速度的提高和車輛重載化趨勢的增強(qiáng)，汽車與橋梁之間的相互耦合作用問題日益突出。同時(shí)，連續(xù)體系梁橋（包括連續(xù)梁橋和先簡支后連續(xù)梁橋）在公路橋梁中應(yīng)用廣泛，其車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)及影響因素需要深入研究。另外，由于特殊的施工工藝，先簡支后連續(xù)梁橋的受力和剛度分布在體系轉(zhuǎn)換過程中不斷變化，其最終成橋狀態(tài)與相應(yīng)的連續(xù)梁橋存在著差異，連續(xù)梁橋和先簡支后連續(xù)梁橋的車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)及其影響因素的對比分析值得探討。因此，本文根據(jù)分

2、離迭代法的車橋耦合振動(dòng)分析理論，采用ANSYS軟件的APDL語言編制汽車—連續(xù)體系梁橋耦合系統(tǒng)振動(dòng)分析有限元程序，以連續(xù)體系梁橋?yàn)橐劳泄こ?，對比分析了連續(xù)梁橋和先簡支后連續(xù)梁橋的車橋耦合動(dòng)力響應(yīng)及其影響因素。主要研究內(nèi)容如下：
　　1.建立汽車—連續(xù)體系梁橋耦合系統(tǒng)的動(dòng)力分析模型
　　運(yùn)用ANSYS軟件建立連續(xù)體系梁橋（包括連續(xù)梁橋和先簡支后連續(xù)梁橋）的動(dòng)力分析模型；將汽車離散為由彈簧和阻尼器連接的多剛體體系，以三軸六輪汽車

3、為例，介紹了建立汽車空間振動(dòng)分析模型所需的主要參數(shù)，汽車模型考慮9個(gè)自由度；將橋面不平順視為平穩(wěn)隨機(jī)過程，在選定其功率譜密度函數(shù)后，采用三角級數(shù)法通過MATLAB語言編制程序模擬其樣本值。
　　2.推導(dǎo)汽車—連續(xù)體系梁橋耦合系統(tǒng)的振動(dòng)方程
　　將車輛和橋梁以車輪與橋面接觸處為界分為車輛與橋梁兩個(gè)子系統(tǒng)，基于分離迭代法的車橋耦合振動(dòng)理論，通過車輪與橋面接觸處的位移協(xié)調(diào)與車橋相互作用力的平衡條件相聯(lián)系，分別建立起車橋耦合系統(tǒng)中車

4、輛與橋梁的振動(dòng)方程。
　　3.編制汽車—連續(xù)體系梁橋耦合系統(tǒng)振動(dòng)分析程序
　　基于分離迭代法的車橋耦合振動(dòng)分析理論，采用ANSYS軟件的APDL語言編制汽車—連續(xù)體系梁橋耦合系統(tǒng)振動(dòng)分析程序，并通過計(jì)算實(shí)例驗(yàn)證程序的可靠性。算例中，汽車采用由彈簧和阻尼元件連接的多剛體模型，采用Newmark-β法求解汽車和橋梁的運(yùn)動(dòng)方程，經(jīng)循環(huán)迭代得到汽車和橋梁的動(dòng)力響應(yīng)。
　　4.連續(xù)梁橋的車橋耦合振動(dòng)分析
　　以某連續(xù)梁橋?yàn)?/p>

5、研究對象，采用三軸汽車模型，運(yùn)用自編程序計(jì)算汽車-連續(xù)梁橋耦合系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)，研究車輛數(shù)目、車輛間距、不同車道、車輛相向行駛、路面等級、汽車懸架剛度、汽車懸架阻尼、輪胎剛度、輪胎阻尼及車速等因素對車橋動(dòng)力響應(yīng)的影響，并對橋梁的振動(dòng)響應(yīng)和汽車的運(yùn)行安全性進(jìn)行分析評價(jià)。
　　5.先簡支后連續(xù)梁橋的車橋耦合振動(dòng)分析
　　以與上述連續(xù)梁橋具有相同截面特性的先簡支后連續(xù)梁橋?yàn)檠芯繉ο螅岢鱿群喼Ш筮B續(xù)梁橋動(dòng)力分析模型，該模型在沒有劃分