浮橋-車輛耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、浮橋是一種古老的浮渡設(shè)備，在民用以及軍事后勤工作中占有極其重要的地位。常將浮橋簡(jiǎn)化為彈性基礎(chǔ)梁的模型進(jìn)行分析。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，浮橋的單位長(zhǎng)度的質(zhì)量越來越小，而過載越來越大，速度越來越快，因而在浮橋的運(yùn)營(yíng)中，因車輛的超載與超速而引發(fā)的安全事故頻發(fā)，使得車輛通過浮橋時(shí)的安全問題倍受人們關(guān)注，因此研究車輛通過浮橋的過程中浮橋與車輛耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)是很有意義的。 本文以雙體承壓舟浮橋?yàn)檠芯繉?duì)象，綜合運(yùn)用理論分析和動(dòng)力學(xué)分析的方法

2、，以有限元法和多剛體動(dòng)力學(xué)的基本理論為基礎(chǔ)，開展帶式浮橋在移動(dòng)載荷作用下的響應(yīng)分析和雙體承壓舟鉸接浮橋在車輛各種布載工況下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)研究，并將動(dòng)力學(xué)分析中分析出的浮橋受到的車輛的沖擊載荷的最大值施加在雙體承壓舟的三維有限元模型上，實(shí)現(xiàn)了對(duì)雙體承壓舟在車輛載荷作用下的強(qiáng)度分析。 第一，彈性基礎(chǔ)梁是進(jìn)行帶式浮橋結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)通常采用的力學(xué)模型。采用ANSYS中的APDL語(yǔ)言編寫移動(dòng)載荷各時(shí)間部的信息，研究了勻速載荷作用下帶式浮橋彈性基

3、礎(chǔ)梁模型的響應(yīng)，結(jié)果表明在5km/h-100km/h的車輛通過速度范圍內(nèi)，當(dāng)載荷速度在低于30km/h時(shí)，移動(dòng)載荷作用下彈性基礎(chǔ)梁的中點(diǎn)的Y向位移和Y向速度在較小的范圍內(nèi)波動(dòng)，但當(dāng)載荷的通過速度超過30km/h時(shí)，中點(diǎn)的Y向位移和Y向速度開始逐步增大，不利于車輛的平穩(wěn)通過。 第二，以浮橋的數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ)，基于多體動(dòng)力學(xué)分析軟件ADAMS建立了連續(xù)鉸接的雙體承壓舟浮橋動(dòng)力學(xué)分析模型，將車輛分別簡(jiǎn)化為移動(dòng)質(zhì)量和移動(dòng)的振動(dòng)質(zhì)量?jī)煞N模型

4、，研究了移動(dòng)車輛作用下浮橋的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。研究表明車輛的振動(dòng)特性對(duì)浮橋的鉸接點(diǎn)處的鉸接力有較大影響，考慮車輛的振動(dòng)特性時(shí)鉸接點(diǎn)處的鉸接力只占不考慮車輛振動(dòng)特性時(shí)鉸接力的62.75％左右。兩種車輛模型作用下車輛與浮橋之間的接觸力的變化情況也有較大的區(qū)別。由于移動(dòng)的振動(dòng)質(zhì)量模型更加接近于實(shí)際情況，因此在車輛．浮橋相互作用模型的分析中考慮車輛振動(dòng)特性是必要的。 第三，分析了浮橋在各種車輛工況作用下的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)。重點(diǎn)分析了浮橋在各種工況下

5、的動(dòng)態(tài)位移和鉸接點(diǎn)處鉸接力隨時(shí)間的變化情況，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了浮橋在各種通載工況下整體變形和鉸接力的變化規(guī)律。 第四，基于三維有限元分析軟件ANSYS中建立了雙體承壓舟三維有限元模型，并利用動(dòng)力學(xué)分析過程中得到的浮橋鉸接點(diǎn)處鉸接力的最大值，在ANSYS中對(duì)雙體承壓舟進(jìn)行應(yīng)力分析。分析表明，雙體承壓舟連接橋在車輛載荷下會(huì)發(fā)生上拱，支耳的下部是雙體承壓舟變形較大的部位，支耳與單舟的連接部分是應(yīng)力最大的部位。在進(jìn)行實(shí)地測(cè)試