桥梁刚度对车辆走行性影响的有限元分析

发布时间：2017-10-10 12:12

  本文关键词：桥梁刚度对车辆走行性影响的有限元分析

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【摘要】：随着经济生产的发展,人民群众对出行的需求越来越高。高速铁路以其特有的高速、清洁、便利、舒适等条件,成为了出行的一大重要选择。高速铁路由于速度快,其对线路曲率要求很高,故桥梁在高速铁路中的比重很高,而简支梁桥又是高速铁路中最常用的桥梁类型,所以以简支梁桥为背景研究车桥耦合动力响应是十分必要的,其中的主要内容还是研究动车通过桥梁的安全性和舒适性。本文旨在对桥梁刚度对车辆走行性影响进行系统分析,内容主要研究时速和刚度两变量对车辆桥梁动力响应的影响,得出了速度和刚度对车辆走行性的影响规律。本文特点就是结合工程实际,运用SIMPACK和ANSYS软件进行车桥动力响应研究,对走行性研究进行规律性研究。由于简支梁的刚度要求规范中有明确提到,中外学者对高速铁路简支梁桥的研究又有很多,对本文的研究有很大的指导。本文的主要内容:(1)介绍高速铁路发展和现状,着重说明了高速铁路桥梁和高速铁路车辆的特点,阐述了车桥耦合动力学的发展和主要研究成果,表述了本论文的研究内容和意义。(2)多体动力学是本论文很重要的基础理论,在第二章进行了详细的描述,同时也对拉格朗日方程和车桥空间动力学进行了表述。(3)通过规范建立32m三维有限元简支梁模型和车辆模型,介绍了软件联合仿真的方式,并对相应的动力响应标准进行了描述。(4)分别采取单双线、5个刚度、5个速度的控制因素,对建立的模型进行单线和双线的车桥耦合计算。对车体的动力响应如脱轨系数、轮重减载率、横向加速度、竖向加速度进行计算和评价,其中刚度系数大于1时,其车体横竖向加速度变化减小,工程中在现有基础上增大桥梁刚度对平稳性的增加意义不大;对桥梁动态响应如跨中横向振动位移、跨中横向振动加速度、跨中竖向振动位移、跨中竖向振动加速度进行计算和评价。(5)对刚度、速度这两个因素作用在车辆走行性的影响进行了总结分析,单双线的车桥动力响应分析,较为明显的差异在于平稳性,双线平稳性差于单线,也符合常识。双线在桥梁动力响应的图像规律较为明显,其余并无较大差异。并对此命题提出展望。
【关键词】：简支梁桥 车桥动力响应 联合仿真 多体动力学
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.7;U270.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-18
• 1.1 高速铁路发展现状9-10
• 1.1.1 国内外铁路发展概况9
• 1.1.2 高速铁路发展9-10
• 1.2 高速铁路的技术特点10-12
• 1.2.1 高速铁路桥梁10-12
• 1.2.2 高速铁路的车辆12
• 1.3 车桥耦合的研究12-17
• 1.3.1 车桥耦合的研究概况12-16
• 1.3.2 车辆桥梁动力学模型16-17
• 1.4 本论文的研究内容与意义17-18
• 1.4.1 论文的研究意义17
• 1.4.2 论文的主要内容17-18
• 2 车辆动力学模型与理论18-26
• 2.1 多体动力学简介18-19
• 2.2 多体动力学建模理论19-23
• 2.2.1 运动学理论19-21
• 2.2.2 刚体动能21-22
• 2.2.3 牛顿-欧拉方程22-23
• 2.3 车桥空间动力方程23-25
• 2.3.1 车桥振动方程23
• 2.3.2 拉格朗日数学模型23-24
• 2.3.3 笛卡尔数学模型24-25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 车辆桥梁模型的建立26-38
• 3.1 多体动力学软件SIMPACK与有限元软件ANSYS26-28
• 3.2 动车的物理模型28-31
• 3.3 车辆运行安全性评定标准31-32
• 3.3.1 安全性指标31
• 3.3.2 车体振动加速度31
• 3.3.3 模型检验31-32
• 3.4 桥梁模型的建立32-38
• 4 车辆走行性分析38-61
• 4.1 工程概况38
• 4.2 多种刚度桥梁自振分析38-39
• 4.3 多时速简支梁的刚度因素分析39-60
• 4.3.1 单线车辆走行性分析39-46
• 4.3.2 单线粱体动力响应46-50
• 4.3.3 双线单线车辆走行性分析50-56
• 4.3.4 双线桥梁动力响应56-60
• 4.4 单双线结果对比60
• 4.5 小结60-61
• 结论与展望61-62
• 致谢62-63
• 参考文献63-66
• 攻读学位期间的研究成果66

【参考文献】

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本文编号：1006309