智能复合式桥墩支座系统的振动仿真研究

发布时间：2017-06-22 16:03

  本文关键词：智能复合式桥墩支座系统的振动仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：地震、风、车辆等随机荷载作用于桥梁时,将会引起桥梁的振动。振动对桥梁的安全和正常使用是不利的,因此设计人员在设计桥梁的时候要充分考虑桥梁的振动问题,需要通过有效的减隔振方式来减弱桥梁的振动。振动控制主要分为被动控制、主动控制、半主动控制、混合控制及智能控制。磁流变弹性体(MRE)作为可变刚度和可变阻尼的智能材料近年来受到普遍关注,在土木工程结构减振领域,磁流变弹性体隔振支座作为一种新型的隔振支座,可替代传统的橡胶支座,将传统的被动控制变为智能控制。本文以实验室搭建的MRE隔振支座简易桥梁模型为研究对象,分析计算桥梁系统的动力学响应,为验证实验模型的合理性提供依据。用CAE前处理软件ANSA建立了MRE隔振支座桥梁的动力学仿真模型,用具有刚度和阻尼的弹簧单元模拟了MRE三维隔振支座。用LS-DYNA对MRE隔振支座桥梁系统进行了模态分析,得到了桥梁系统的各阶主振型。用LS-DYNA对MRE隔振支座桥梁系统进行了响应分析,包括对冲击荷载的响应和对简谐激励的响应。通过对桥梁系统的振动仿真研究,本文比较了不同激励下MRE隔振支座在不同刚度和阻尼时对整个桥梁系统的隔振效果,表明了使用MRE隔振支座具有良好的减振作用,验证了实验室搭建的简易桥梁系统模型的合理性。
【关键词】：桥梁振动 MRE隔振支座 冲击荷载 简谐激励
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U441.3;U443.36
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-19
• 1.1 桥梁概述7-9
• 1.1.1 桥梁的结构7
• 1.1.2 桥梁的类型7-8
• 1.1.3 桥梁的历史发展8-9
• 1.2 桥梁灾害9-12
• 1.2.1 人为因素9-11
• 1.2.2 自然因素11-12
• 1.3 振动概述12-14
• 1.4 结构振动控制技术概述14-16
• 1.5 本论文的研究目的和主要研究内容16-17
• 1.5.1 研究目的16-17
• 1.5.2 研究内容17
• 1.6 本章小结17-19
• 2 磁流变弹性体19-27
• 2.1 磁流变材料19-23
• 2.1.1 磁流变液19-21
• 2.1.2 磁流变弹性体21-23
• 2.2 磁流变弹性体国内外研究现状23-25
• 2.3 本章小结25-27
• 3 结构振动控制理论27-37
• 3.1 多自由度系统的的动力学方程27-29
• 3.1.1 系统的动能和势能27-28
• 3.1.2 动力学方程28
• 3.1.3 刚度矩阵和柔度矩阵28-29
• 3.2 多自由度系统的自由振动29-31
• 3.2.1 固有频率29-30
• 3.2.2 模态30-31
• 3.3 多自由度系统的响应31-33
• 3.3.1 系统对简谐激励的响应31-32
• 3.3.2 系统对任意非周期力激励的响应32-33
• 3.4 结构振动控制机理33-35
• 3.4.1 结构振动控制33-34
• 3.4.2 外荷载能量的输入与结构控制的关系34
• 3.4.3 结构动力特性与结构振动控制的关系34-35
• 3.5 本章小结35-37
• 4 MRE隔振支座桥梁有限元模型和模态分析37-45
• 4.1 桥梁基本参数37
• 4.2 桥梁有限元模型37-38
• 4.3 MRE隔振支座仿真思路38-40
• 4.4 MRE隔振支座桥梁的模态分析40-43
• 4.5 本章小结43-45
• 5 MRE隔振支座桥梁在冲击荷载下的响应分析45-55
• 5.1 冲击荷载和响应分析分析方法45
• 5.1.1 冲击荷载45
• 5.1.2 冲击荷载响应分析的方法45
• 5.2 冲击荷载动力响应分析45-52
• 5.3 结论分析52-53
• 5.4 本章小结53-55
• 6 MRE隔振支座桥梁谐响应分析55-69
• 6.1 谐响应分析55
• 6.2 谐响应分析前处理工作55-56
• 6.3 桥梁谐响应分析56-66
• 6.3.1 桥面振动情况分析56-64
• 6.3.2 桥墩振动情况分析64-66
• 6.4 本章小结66-69
• 7 总结和展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-76

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