基于有限元的铁路简支梁静载试验结构设计与分析

发布时间：2017-03-18 03:00

  本文关键词：基于有限元的铁路简支梁静载试验结构设计与分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文是针对32 m高速铁路预应力混凝土箱梁静载试验反力装置的设计与研究分析。自平衡式反力装置广泛应用于铁路预支梁静载试验。已成为高速铁路预应力混凝土箱梁产品质量与铁路建设、运营安全的重要保证。首先,通过分析32 m预应力混凝土箱梁的相关参数,基于试验梁体的外围尺寸,从中获得该静载试验装置的大致尺寸,同时也确定了静载试验装置的安装方案。这样为下一步静载试验装置的总体设计建模提供了重要的参考依据和理论支撑。其次,深入的了解了静载试验装置在静载试验中的发展历程,通过参照已有的静载试验装置结构形式与试验原理,利用三维设计软件SolidWorks设计该装置的各构件,设计完成后对所有组件总装,形成静载试验装置的总装配体。最后需要对总装配体各构件之间进行干涉检查,以保证模型的正确性与下一步分析的准确性。再次,通过ANSYS软件按照设计步骤对模型各部分进行有限元仿真。若仿真结果不满足静载试验中对反力装置的力学性能要求,则需返回设计阶段对结构进行改进,直至所设计结构可以满足静载试验对装置刚度、强度与稳定性的要求,保证静载试验的安全使用。最后,在满足静载试验安全使用的前提下,对该反力装置进行优化设计,提高装置使用效率,减少生产制造的钢材使用量,降低一次性购置费用。达到经济适用、降低成本的目的。本文通过对32 m高速铁路预应力混凝土箱梁静载试验对试验反力装置的设计及有限元仿真,不仅保证了反力装置设计的合理性与可用性,为铁路箱梁制梁场的静载试验提供了试验平台,还对公路建设中的桥梁预制梁的生产试验提供了重要的参考与理论依据。
【关键词】：箱梁 反力架 ANSYS 有限元仿真 拓扑优化
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U446
【目录】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 引言8-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 桥梁静载试验装置的发展10
• 1.2.2 重物堆载模拟反力法10-11
• 1.2.3 反力架静载试验法11-14
• 1.2.3.1 反力桩静载试验法11-12
• 1.2.3.2 平衡式静载试验法12-14
• 1.3 预应力混凝土梁静载试验方法14-15
• 1.4 论文的研究内容15-16
• 第二章 静载试验方法与计算16-24
• 2.1 工程背景16-17
• 2.2 试验装置安装流程及位置17-19
• 2.3 自平衡反力装置的思想19-20
• 2.4 32m箱梁静载试验荷载计算20-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 静载试验几何模型建立24-34
• 3.1 Solid Works软件介绍24-25
• 3.2 三维实体模型的建立25-32
• 3.2.1 下扁担梁(底座)的建立25-27
• 3.2.2 上扁担梁的建立27-28
• 3.2.3 千斤顶加载横梁28
• 3.2.4 反力片梁组件28-32
• 3.2.4.1 反力片梁箱型侧边架29-31
• 3.2.4.2 反力片梁中间桁架31-32
• 3.3 装配体干涉检查32-33
• 3.4 预应力混凝土箱梁静载试验装置设计说明33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 静载试验装置三维模型有限元分析34-73
• 4.1 有限元基本理论34-35
• 4.2 有限元分析软件35-37
• 4.2.1 ANSYS软件介绍35-36
• 4.2.2 ANSYS Workbench介绍36-37
• 4.3 混凝土简支箱梁静载试验装置力学分析37-72
• 4.3.1 Solid Works与ANSYS Workbench接口关系37-38
• 4.3.2 模型导入前处理38-39
• 4.3.3 模型导入ANSYS后的分析过程39-40
• 4.3.4 三维有限元网格划分40-41
• 4.3.5 反力片梁结构力学分析41-57
• 4.3.6 千斤顶加载横梁结构力学分析57-63
• 4.3.7 下扁担梁结构力学分析63-68
• 4.3.8 上扁担梁力学分析68-72
• 4.4 本章小结72-73
• 第五章 静载试验装置结构优化研究73-86
• 5.1 基于AWE Design Xplorer拓扑优化73-84
• 5.1.1 拓扑优化概述73-75
• 5.1.2 箱型侧边架主板拓扑优化75-79
• 5.1.3 上、下扁担梁拓扑优化79-84
• 5.2 本章小结84-86
• 第六章 结论与展望86-89
• 6.1 结论86-87
• 6.2 展望87-89
• 参考文献89-92
• 致谢92-93
• 个人简历，在学期间的研究成果及发表的学术论文93

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