基于非惯性参考系下的车桥耦合振动分析

发布时间：2020-08-27 10:21

【摘要】：随着公路、铁路运营里程的迅速增加和车辆运行速度的大幅提升,车辆与结构的动力相互作用问题得到了广泛关注。一方面,运行车辆对结构的动力冲击作用引起桥梁强迫振动,对结构的工作状态和使用寿命产生直接影响,另一方面,结构的振动又反过来影响运行车辆的安全性和平稳性。特别是在地震多发区或跨海峡路段,车-桥耦合动力系统还有可能受到地震或强风等外部偶然强激励荷载的影响,此时的车-桥耦合动力系统在外部激励作用下将进行多维的空间运动,即包括三个平动和三个转动分量。为解决在传统惯性参考系下分析此问题的不足,本文基于非惯性参考视角,建立了非惯性参考系下三维空间梁的车-桥耦合动力相互作用模型,利用哈密顿变分原理及车辆动力平衡关系,得到车桥z1合系统的非线性运动控制微分方程组,研究了外部强激励作用下直梁和曲梁的车-桥耦合振动响应特征。首先,文章介绍了车桥耦合振动问题在当今社会建设发展中重要的研究意义和研究价值,简述了国内外学者对车桥耦合振动问题的研究成果,并针对传统研究方法在分析发生空间运动的车-桥耦合系统时存在的不足提出了新的研究观点。其次,在现有研究理论基础上,基于非惯性参考视角,建立了非惯性参考系下的三维空间梁的车桥耦合动力学模型,采用哈密顿变分原理和车辆动力平衡关系,结合车辆与桥面运动过程中的接触状态关系,得到了非惯性参考系下车桥耦合动力系统的一般运动控制方程。通过算例分析,对由外部强激励引起桥梁结构发生相对转动、车辆与桥面发生瞬时脱离运动以及空间曲线桥梁的车桥z1合动力响应特征进行了研究,并探讨了不同的车辆与桥梁参数对系统振动响应的影响。在文章最后,对本文的研究进行了总结,并对非惯性参考系下的车桥耦合振动问题的研究方向提出了展望。
【学位授予单位】：长沙理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.3
【图文】：

标系相对于惯性坐标系的位移和角速度，邋＜则为惯性坐标系下的基向量。逡逑２．３梁体几何关系及弹性本构关系逡逑考虑如图２．１所示弹性矩形截面梁，其长度为／，横截面积为Ｊ，质量密度为Ｐ，逡逑相对坐标系￥置于中性面。针对大跨度柔性梁结构，采用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁理论，贝ＩＪ逡逑梁结构内任意一点〃在任意时刻（沿三个坐标轴方向的位移分量可以表示为逡逑１１逡逑

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！：Ｍ0逡逑－３邋逦！逦！逦！逦！逦！逦Ｉ逦！逦Ｉ逦１逦－３邋逦！逦：逦；逦邋逦：逦；逦；逦；逦逡逑０逦０．１逦０．２逦０．３逦０．４逦０．５逦０．６逦０．７逦０．８逦０．９逦０逦０．１逦０．２逦０．３逦０．４逦０．５邋０．６邋０．７逦０．８逦０．９逡逑Ｔｉｍｅ邋（＊）逦Ｔｉｍｅ邋Ｃｔ）逡逑图３．１．跨中横向位移时程逦图３．２．车体位移时程逡逑图３．３、图３．４为梁体跨中横向振动及车体加速度时程图。从图中可以看出，在计及高阶逡逑模态的影响时，梁体跨中横向振动加速度相比于参考文献数据出现了明显波动现象，车逡逑体加速度较参考文献的计算结果更为平稳，加速度峰值有所降低。基于上述的对比分析，逡逑可以表明基于本文计算方法的正确性。逡逑０．４邋．邋．邋．邋．邋．邋■．邋丨——－｜逦０．２邋—邋：邋：邋，邋，邋■，邋｜邋——ｎ逡逑ｊｉ邋邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ逦

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本文编号：2805978