车桥振动系统的实时混合试验方法及混合模拟研究
发布时间：2021-03-04 12:43
随着交通运输业的发展,车辆的行驶速度和载重有了大幅提升,使得车桥振动问题出现复杂化、多样化的趋势。对于车桥振动系统的研究,一方面可以为车辆的研发工作提供数据参考,另一方面可以不断完善公共交通建设,提升舒适性和安全性。早期采用实桥试验进行车桥系统的研究,但存在成本太高、工况单一的缺点。后来采用数值模拟的方法,但对于动力特性复杂的结构精确度不高,有明显的局限性。而传统试验方法采用慢速加载,与车桥系统的实际情况不符,无法反映时间相关性的参数影响。综合上述现状,本文基于车桥振动系统的基本理论,提出采用实时混合试验的方法对车桥振动系统进行混合模拟,根据试验结果对该应用的可行性和优越性进行探讨。本文主要研究内容如下:（1）提出了车桥振动系统的实时混合试验方法。本文将整体划分成数值和试验两个部分,其中桥梁系统作为数值子结构,车辆系统作为试验子结构。针对车辆、桥梁系统建立振动微分方程,通过两个系统的边界条件进行耦合。编写模拟程序,进行数值模拟分析,得到数值模拟与理论解拟合度较好的结果。研究表明:建立的模拟程序方式方法合理,并且单自由度车辆模型精度可靠。（2）对典型的车桥耦合系统进行混合模拟分析。为了考...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界第一条铁路
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2人们对于桥梁结构的需要也从单一对功能性的需求向经济性、美观性多元化进行转变。桥梁结构逐渐向轻柔的方向发展，与此同时随着公共交通运输的需求，车辆的载重和速度大幅增加。综合上述因素的影响，桥梁结构在作业过程中动力响应显著增加，关键部位的结构可能因此受到超出其承受能力的动态力，使强度降低，增加桥梁结构养护的成本，甚至缩短桥梁结构服役的时间。这使得对于车桥耦合产生的动力响应分析愈发重要且复杂。当桥梁结构产生超出限值的振动时，一方面会对行驶车辆的安全性和稳定性带来不利影响，从而降低人员的舒适度；另一方面桥梁结构的变形会带来二次影响，改变车辆给桥梁的作用力。1.2.2车桥耦合振动问题的研究意义过去的一百年里，随着材料科学以及计算机的问世，世界范围内基础设施建设处于飞速发展阶段，示例如图1-2。桥梁工程在理论分析和工程实践上都有不同程度的发展。我国幅员辽阔，地形变化复杂，自古以来就爱用桥、擅用桥来克服山川河流等因素带来的交通问题。时至今日，人们愈发重视桥梁结构美学上的特质，“大、轻、柔”的桥梁特点以及车辆种类的不同，车桥耦合问题出现复杂化、多样化的趋势。图1-2港珠澳大桥鸟瞰图随着桥梁新建数量的急剧增加，很多桥梁结构在作业过程中养护工作跟不上，因此暴露很多问题。主要体现在桥梁结构的疲劳磨损，比如桥头、桥面等关键部位因桥梁结构的不良振动发生损坏，导致病害甚至缩短使用年限。根
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5焊接有碴轨道结构、粘弹性悬挂的轨道车辆与两个两轴转向架、非线性赫兹接触刚度和车轮组与轨道之间的单边接触。1.3.2国内研究现状李国豪院士团队是我国在该领域上的开拓者，对于桥梁的多个领域均有建树，尤其是在桥梁振动、梁桥的荷载横向分布定义和桥梁的空间分析等方面，为我国对车桥耦合系统的研究起到了基石作用。1987年上海铁道学院的曹雪芹、刘必胜[13-15]等人对桥梁结构受移动荷载时的振动问题进行大量研究，得到了不同跨度桥梁适用的经验公式以及列车过桥的竖向、横向振动的分析方法。并著有《桥梁结构动力分析》，其中有详细的介绍，成为桥梁结构专业学生很长一段时间的教材，其意义尤为深远。中南大学的曾庆元院士[16-18]在进行了大量的理论推导、试验分析后，开创研究了车桥系统在横向振动上的理论，弥补了我国在这方面的空缺。实地成功解决了九江长江大桥等多座桥梁在横向振动上存在的问题。另外曾院士应用势能驻值原理，对传统的桥梁动力学进行补充，为后来我国桥梁工程向大跨径、高承载的发展提供理论支持。东南大学的王皓[19]教授对传统的车桥耦合（VBC）仿真方法进行改进，将现场结构健康检测（SHM）数据与车辆模型的动态仿真相结合，以更有效地估计车辆的动态响应；中南大学的朱志辉[20]教授等人首先将车-轨-隧道理论模图1-3PabloAntolin等人建立的车桥模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速动车组整车车体疲劳试验方法研究[J]. 王超,刘潮涛,邬平波,宋烨,李凡松,张富兵. 机械强度. 2020(03)
[2]桥头跳车产生原因及防治措施研究[J]. 孟志军. 交通世界. 2020(12)
[3]浅谈桥头跳车的防治及处置方法[J]. 洪宇. 中国新技术新产品. 2020(01)
[4]地震作用下车桥耦合系统动力响应分析[J]. 高晓鹏,李雨泽. 兰州工业学院学报. 2019(01)
[5]基于车桥耦合的磁浮轨道梁中速适应性研究[J]. 徐银光,陈志辉,梁潇,陈殷,冯读贝. 铁道工程学报. 2018(10)
[6]跳车冲击力作用下车桥耦合动力学数值分析[J]. 樊建平,曹高威,胡隽,廖碧海. 固体力学学报. 2016(06)
[7]基于等效力控制方法TLD减振结构振动台子结构试验[J]. 许国山,郑震云,杨凯博,谭晓晶,吴斌. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[8]基于UKF模型更新的混合试验方法[J]. 王涛,吴斌. 振动与冲击. 2013(05)
[9]振动台实时耦联动力试验系统构建解决方案[J]. 王进廷,汪强,迟福东,金峰. 地震工程与工程振动. 2010(02)
[10]实时子结构实验的研究与应用[J]. 王倩颖,吴斌,欧进萍. 世界地震工程. 2008(01)
博士论文
[1]网络化结构实验室NetSLab的研究[D]. 范云蕾.湖南大学 2010
[2]实时子结构试验的等效力控制方法[D]. 许国山.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]用于路谱测量的捷联惯导系统设计[D]. 王辉.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3063241
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
世界第一条铁路
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2人们对于桥梁结构的需要也从单一对功能性的需求向经济性、美观性多元化进行转变。桥梁结构逐渐向轻柔的方向发展，与此同时随着公共交通运输的需求，车辆的载重和速度大幅增加。综合上述因素的影响，桥梁结构在作业过程中动力响应显著增加，关键部位的结构可能因此受到超出其承受能力的动态力，使强度降低，增加桥梁结构养护的成本，甚至缩短桥梁结构服役的时间。这使得对于车桥耦合产生的动力响应分析愈发重要且复杂。当桥梁结构产生超出限值的振动时，一方面会对行驶车辆的安全性和稳定性带来不利影响，从而降低人员的舒适度；另一方面桥梁结构的变形会带来二次影响，改变车辆给桥梁的作用力。1.2.2车桥耦合振动问题的研究意义过去的一百年里，随着材料科学以及计算机的问世，世界范围内基础设施建设处于飞速发展阶段，示例如图1-2。桥梁工程在理论分析和工程实践上都有不同程度的发展。我国幅员辽阔，地形变化复杂，自古以来就爱用桥、擅用桥来克服山川河流等因素带来的交通问题。时至今日，人们愈发重视桥梁结构美学上的特质，“大、轻、柔”的桥梁特点以及车辆种类的不同，车桥耦合问题出现复杂化、多样化的趋势。图1-2港珠澳大桥鸟瞰图随着桥梁新建数量的急剧增加，很多桥梁结构在作业过程中养护工作跟不上，因此暴露很多问题。主要体现在桥梁结构的疲劳磨损，比如桥头、桥面等关键部位因桥梁结构的不良振动发生损坏，导致病害甚至缩短使用年限。根
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5焊接有碴轨道结构、粘弹性悬挂的轨道车辆与两个两轴转向架、非线性赫兹接触刚度和车轮组与轨道之间的单边接触。1.3.2国内研究现状李国豪院士团队是我国在该领域上的开拓者，对于桥梁的多个领域均有建树，尤其是在桥梁振动、梁桥的荷载横向分布定义和桥梁的空间分析等方面，为我国对车桥耦合系统的研究起到了基石作用。1987年上海铁道学院的曹雪芹、刘必胜[13-15]等人对桥梁结构受移动荷载时的振动问题进行大量研究，得到了不同跨度桥梁适用的经验公式以及列车过桥的竖向、横向振动的分析方法。并著有《桥梁结构动力分析》，其中有详细的介绍，成为桥梁结构专业学生很长一段时间的教材，其意义尤为深远。中南大学的曾庆元院士[16-18]在进行了大量的理论推导、试验分析后，开创研究了车桥系统在横向振动上的理论，弥补了我国在这方面的空缺。实地成功解决了九江长江大桥等多座桥梁在横向振动上存在的问题。另外曾院士应用势能驻值原理，对传统的桥梁动力学进行补充，为后来我国桥梁工程向大跨径、高承载的发展提供理论支持。东南大学的王皓[19]教授对传统的车桥耦合（VBC）仿真方法进行改进，将现场结构健康检测（SHM）数据与车辆模型的动态仿真相结合，以更有效地估计车辆的动态响应；中南大学的朱志辉[20]教授等人首先将车-轨-隧道理论模图1-3PabloAntolin等人建立的车桥模型
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速动车组整车车体疲劳试验方法研究[J]. 王超,刘潮涛,邬平波,宋烨,李凡松,张富兵. 机械强度. 2020(03)
[2]桥头跳车产生原因及防治措施研究[J]. 孟志军. 交通世界. 2020(12)
[3]浅谈桥头跳车的防治及处置方法[J]. 洪宇. 中国新技术新产品. 2020(01)
[4]地震作用下车桥耦合系统动力响应分析[J]. 高晓鹏,李雨泽. 兰州工业学院学报. 2019(01)
[5]基于车桥耦合的磁浮轨道梁中速适应性研究[J]. 徐银光,陈志辉,梁潇,陈殷,冯读贝. 铁道工程学报. 2018(10)
[6]跳车冲击力作用下车桥耦合动力学数值分析[J]. 樊建平,曹高威,胡隽,廖碧海. 固体力学学报. 2016(06)
[7]基于等效力控制方法TLD减振结构振动台子结构试验[J]. 许国山,郑震云,杨凯博,谭晓晶,吴斌. 地震工程与工程振动. 2015(05)
[8]基于UKF模型更新的混合试验方法[J]. 王涛,吴斌. 振动与冲击. 2013(05)
[9]振动台实时耦联动力试验系统构建解决方案[J]. 王进廷,汪强,迟福东,金峰. 地震工程与工程振动. 2010(02)
[10]实时子结构实验的研究与应用[J]. 王倩颖,吴斌,欧进萍. 世界地震工程. 2008(01)
博士论文
[1]网络化结构实验室NetSLab的研究[D]. 范云蕾.湖南大学 2010
[2]实时子结构试验的等效力控制方法[D]. 许国山.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]用于路谱测量的捷联惯导系统设计[D]. 王辉.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3063241
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