车辆与结构的相互作用及ANSYS实现

发布时间：2022-02-20 01:40

　　车辆通过结构时,会对结构产生动力冲击作用,而结构的振动反过来又会引起车辆的振动,这就是车辆与结构耦合振动问题。对车辆—结构相互作用进行深入研究,正确评估车辆和结构的动力性能,是现代高速、重载铁路桥梁设计的实际需要,对分析车辆在高速运行时的稳定性舒适性提供了重要帮助。基于车桥振动的古典理论即利用匀速移动常量力模型、匀速移动质量模型和匀速移动弹簧质量模型,推导了以上各种模型与简支梁相互作用的动力方程。利用Newmark法编制相应的APDL求解程序求解微分方程得到数值解,通过ANSYS建立三种有限元模型得到有限元解,对两种结果进行对比分析。研究三种模型在不同速度时桥梁最大挠度、最大加速度呈现的变化规律与差异,并以此讨论了三种模型在车桥耦合问题的适用性。发现移动力与移动弹簧质量模型计算的结果更为一致。利用轨道不平顺功率谱通过MATLAB对轨道不平顺进行了模拟。推导了轨道不平顺为余弦波或为MATLAB模拟得到的随机不平顺时移动质量和移动弹簧质量模型与简支梁的动力平衡方程。利用Newmark法编制APDL求解了该方程得到数值解并与通过ANSYS建立对应有限元模型计算得到的有限元解进行对比,两者计算... 

【文章来源】：石家庄铁道大学河北省

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章绪论
    1.1 引言
    1.2 车辆与结构耦合振动研究的发展历史
        1.2.1 国外早期研究工作
        1.2.2 国内外车辆与结构耦合振动研究现状
    1.3 主要研究内容及创新点
        1.3.1 本论文的主要研究内容
        1.3.2 本论文的主要创新点
第二章 车桥相互作用理论与有限元仿真分析
    2.1 车桥振动理论分析与ANSYS有限元仿真
        2.1.1 Newmark数值求解方法介绍
        2.1.2 移动力模型与理论推导
        2.1.3 移动力模型有限元仿真计算
        2.1.4 移动质量模型与理论推导
        2.1.5 移动质量模型有限元仿真计算
        2.1.6 移动弹簧质量模型与理论推导
        2.1.7 移动弹簧质量有限元仿真计算
    2.2 三种模型计算结果对比分析
        2.2.1 同一速度时三种模型计算结果对比分析
        2.2.2 不同速度时三种模型计算结果对比分析
    2.3 本章小节
第三章 轨道不平顺理论与数值模拟
    3.1 随机过程与轨道谱
        3.1.1 轨道不平顺介绍
        3.1.2 随机过程表示方法[32-33]
        3.1.3 国内外轨道谱[34-36]
    3.2 轨道不平顺的随机模拟
    3.3 引入轨道不平顺时车桥相互作用理论与有限元仿真
        3.3.1 余弦曲线不平顺移动质量模型的理论推导
        3.3.2 余弦曲线不平顺移动质量模型的有限元分析
        3.3.3 余弦曲线不平顺移动弹簧质量模型的理论推导
        3.3.4 余弦曲线不平顺移动弹簧质量模型的有限元分析
        3.3.5 随机不平顺下移动质量模型的理论推导
        3.3.6 随机不平顺下移动质量模型的有限元分析
        3.3.7 随机不平顺下移动弹簧质量模型的理论推导
        3.3.8 随机不平顺下移动弹簧质量的有限元分析
    3.4 本章小结
第四章 实际车桥相互作用仿真分析的实现方法
    4.1 有限元模型的建立
        4.1.1 车辆模型
        4.1.2 轨道与桥梁模型建立
    4.2 有限元模拟与模型参数取值探讨
        4.2.1 仿真实验与实测数据对比分析
        4.2.2 各组件刚度对挠度的影响
    4.3 基于静力响应面的轨-桥有限元模型修正
        4.3.1 试验设计
        4.3.2 灵敏度分析与响应面拟合
        4.3.3 模型修正与模型验证
    4.4 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
致谢
个人简介、在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3634045