基于SIMPACK軟件彈性梁下的車—橋耦合振動(dòng)分析.pdf

1、隨著時(shí)代發(fā)展以及列車時(shí)速的提高，各種類型的橋梁相繼出現(xiàn)，特別是對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)化簡(jiǎn)支梁和曲線梁橋，研究發(fā)現(xiàn)隨著速度增加，車輛和橋梁之間的動(dòng)力響應(yīng)變得越來(lái)越大，當(dāng)通過(guò)曲線梁橋時(shí)動(dòng)力響應(yīng)更復(fù)雜，這也對(duì)標(biāo)準(zhǔn)橋梁的車—橋耦合仿真提出了要求。
　　隨著鐵路提速以及標(biāo)準(zhǔn)化橋梁的大量建設(shè)，車—橋耦合振動(dòng)也越來(lái)越朝復(fù)雜化、具體化的發(fā)展。使用專業(yè)的多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件，更加具體化和模塊化，實(shí)現(xiàn)程式化的建模和仿真。在車橋耦合仿真中：運(yùn)用多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)軟件SI

2、MPACK建立車輛模型，運(yùn)用有限元軟件ANSYS建立橋梁模型，橋梁截面為空心箱型截面，采用實(shí)體單元SOLID185，二期恒載均勻分布在橋面。用FEMBS接口將橋梁模型導(dǎo)入到SIMPACK中，通過(guò)輪軌接觸面上離散的信息接觸點(diǎn)來(lái)完成兩個(gè)子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真。
　　本文先介紹了多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論，描述了多系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的進(jìn)展和研究方法。系統(tǒng)介紹了這款軟件從建模到求解的流程。提出了常見的一些系統(tǒng)建模坐標(biāo)方法，還介紹了如何在系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)

3、上實(shí)現(xiàn)車輛的建模，以及建模各構(gòu)件的形成和實(shí)現(xiàn)模塊化。
　　再針對(duì)本文的車—橋耦合問(wèn)題，詳細(xì)介紹了如何在兩個(gè)軟件間實(shí)現(xiàn)聯(lián)合仿真，給出了美國(guó)、德國(guó)和中國(guó)的軌道譜，在做不平順?lè)治鰰r(shí)采用德國(guó)高、低譜。給出了動(dòng)車模型和橋梁模型的參數(shù)和建模過(guò)程，還介紹了如何通過(guò)輪軌來(lái)實(shí)現(xiàn)兩部分信息的交換，最終實(shí)現(xiàn)耦合。同時(shí)給出了車—橋耦合振動(dòng)響應(yīng)的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。
　　最后通過(guò)對(duì)兩種類型的標(biāo)準(zhǔn)橋梁—簡(jiǎn)支梁橋和曲線梁橋—實(shí)現(xiàn)仿真，得出車橋耦合的結(jié)果，提取需要的

4、參數(shù)，再在有限元中做更加深入的研究。計(jì)算出橋梁的自振頻率，對(duì)車橋系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)平衡檢測(cè)。再施加德國(guó)軌道高、低干擾譜，分別計(jì)算了列車從125km/h至350km/h，同時(shí)研究了不同軌道譜、不同橋梁阻尼比以及曲線半徑對(duì)橋梁和動(dòng)車的影響，總結(jié)了各種因素下的車橋響應(yīng)振動(dòng)特性，并得出一些有實(shí)際意義的結(jié)論。
　　車輛的舒適度、加速度、脫軌系數(shù)和減載率都呈現(xiàn)出隨著速度的增大而增大的趨勢(shì)。車輛加速度對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的軌道譜較為敏感，而輪重減載率對(duì)較短波長(zhǎng)的譜

5、敏感；橋梁跨中動(dòng)位移和加速度在兩種譜下的值都比較的接近，說(shuō)明兩種軌道譜對(duì)橋梁的動(dòng)力響應(yīng)都不是很明顯；隨著阻尼比的增大動(dòng)位移呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，在同一阻尼比下，動(dòng)位移隨速度的增大而增大；還發(fā)現(xiàn)行車速度越快，阻尼比也越敏感。
　　在曲線梁橋上發(fā)現(xiàn)車輛外側(cè)輪軌橫向力大于內(nèi)側(cè)；當(dāng)速度達(dá)到350km/h時(shí)，輪重減載率超出了安全限值，橋梁跨中橫向加速度大于限值，不滿足規(guī)范要求；同時(shí)動(dòng)車各種指標(biāo)隨著外軌超高的增大和曲線半徑的減小而變大，同時(shí)橋梁的動(dòng)