基于ANSYS的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算方法研究.pdf

1、列車通過橋梁時(shí)，會(huì)對橋梁產(chǎn)生動(dòng)力沖擊作用，而橋梁的振動(dòng)反過來又會(huì)引發(fā)車輛振動(dòng)，這就是車橋耦合振動(dòng)問題。當(dāng)前，我國正處于軌道交通建設(shè)的高峰期，大量的鐵路橋梁需要進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力分析，以對其進(jìn)行評估和優(yōu)化。而傳統(tǒng)的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算實(shí)現(xiàn)方法相對復(fù)雜，對研究人員的能力要求較高。所以，選擇一款應(yīng)用性廣，通用性強(qiáng)的結(jié)構(gòu)分析軟件來求解車橋耦合振動(dòng)問題對于車橋耦合理論在實(shí)際工程中的應(yīng)用和推廣具有重要意義。本文以此為出發(fā)點(diǎn)，建立了基于ANSYS的車橋耦合

2、動(dòng)力計(jì)算方法。主要工作如下:
　　(1)分析了27個(gè)自由度的車輛系統(tǒng)理論模型，然后詳細(xì)解釋了車輛系統(tǒng)動(dòng)力平衡方程的推導(dǎo)過程，最終獲得了車輛系統(tǒng)的剛度矩陣、阻尼矩陣和車橋系統(tǒng)動(dòng)力平衡方程組。此外，本文還介紹一種方便使用且物理意義明確的車橋耦合系統(tǒng)求解方法——全過程迭代法。
　　(2)以MASS21單元模擬車體、轉(zhuǎn)向架和輪對，以COMBIN14單元模擬車輛彈簧和阻尼，然后通過MPC184單元進(jìn)行剛性連接，最終建立了基于ANSYS

3、的車輛有限元模型。經(jīng)ANSYS模態(tài)分析，獲得車輛有限元模型前15階自振頻率，與理論自振頻率完全一致，驗(yàn)證了此車輛有限元模型的正確性。以CRH2動(dòng)車通過鐵路32m簡支梁橋?yàn)橛?jì)算實(shí)例，建立了基于ANSYS的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算方法，并求得此車橋系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)。通過與基于MATLAB編程求解的車橋系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)進(jìn)行對比，兩者基本吻合，驗(yàn)證了基于ANSYS的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算方法的可行性和準(zhǔn)確性。
　　(3)采用基于ANSYS的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算方

4、法對蔚汾河特大橋主橋進(jìn)行車橋耦合動(dòng)力分析。該橋?yàn)殍F路5跨(70+3×120+70)m剛構(gòu)—連續(xù)梁橋，橋梁全長500m;計(jì)算車輛采用40輛25t軸重貨車編組，車輛編組全長479m。經(jīng)計(jì)算，在75～150km/h車速范圍內(nèi)，蔚汾河特大橋主橋的車輛安全性、車輛平穩(wěn)性和橋梁動(dòng)力性能均滿足限值要求。其中在車速125km/h時(shí)，蔚汾河特大橋主橋出現(xiàn)拍振現(xiàn)象，豎向動(dòng)力響應(yīng)出現(xiàn)峰值。
　　本文的研究成果表明基于ANSYS的車橋耦合動(dòng)力計(jì)算方法是可