计算车桥耦合振动路面不平度影响的虚拟梁元法

论文摘要

为了准确、高效计算车桥耦合振动中路面不平度的影响,提出一种在车桥耦合竖向振动分析中处理路面不平度的虚拟梁元法,采用界面接触法建立车辆和路面不平顺轨迹刚性梁间的耦合传力,同时将不平顺轨迹刚性梁模拟成机动体系与桥梁结构建立连接,将虚拟梁元作为车轮的行驶轨迹,简化路面不平度输入时的编程难度。研究结果表明:所设置的虚拟梁元对桥梁结构竖向刚度和自振特性没有影响;虚拟梁元法计算结果受有限元模型网格划分尺寸影响很小,结果稳定性好;不同车辆模型分别以不同速度通过路面平顺状态下的简支梁算例桥梁时,分离迭代法计算的跨中位移最大动挠度与文献结果最大相对偏差1.14%,虚拟梁元法与文献结果最大相对偏差为2.06%;1/4车辆以40 km/h的车速通过算例桥梁时,A级路面不平顺下,2种方法获得的跨中位移动挠度相对偏差为1.58%,B级路面为2.99%,C级路面为3.62%;采用虚拟梁元法计算7自由度空间车辆以不同车速通过平面简支板桥的车桥耦合振动效应时,跨中位移最大动挠度与文献结果最大相对偏差为2.45%;比较分离迭代法和虚拟梁元法在求解同一问题时的CPU time花费,虚拟梁元法用时为分离迭代法的1/4,效率较高。虚拟梁元法可以准确计入路面不平度的影响,且在求解空间车辆和三维桥梁车桥耦合振动问题时具有较高的精度,比传统的分离迭代法具有较高的计算效率。

论文目录

• 0 引 言
• 1 虚拟梁单元
• 2 路面不平度的功率谱密度
• 3 车辆模型和桥梁模型
• 4 数值求解
•   4.1 单元网格尺寸影响分析
•   4.2 平顺路面车辆通过桥梁
•   4.3 不平顺路面车辆通过桥梁
•   4.4 平顺路面车辆过桥的空间振动分析
•   4.5 计算效率比较
• 5 结 语

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 冯冠杰,陈淮,王艳,陈代海

关键词: 桥梁工程,虚拟梁元,接触分析,车桥耦合振动,路面不平度

来源: 长安大学学报(自然科学版) 2019年05期

年度: 2019

分类: 工程科技Ⅱ辑

专业: 公路与水路运输

单位: 郑州大学土木工程学院

基金: 国家自然科学基金项目(51408557),河南省科技攻关项目(152102310295)

分类号: U441.3

DOI: 10.19721/j.cnki.1671-8879.2019.05.007

页码: 59-67+87

总页数: 10

文件大小: 1781K

下载量: 108