基于ANSYS的車橋耦合動力計算方法研究.pdf

1、列車通過橋梁時，會對橋梁產(chǎn)生動力沖擊作用，而橋梁的振動反過來又會引發(fā)車輛振動，這就是車橋耦合振動問題。當前，我國正處于軌道交通建設(shè)的高峰期，大量的鐵路橋梁需要進行車橋耦合動力分析，以對其進行評估和優(yōu)化。而傳統(tǒng)的車橋耦合動力計算實現(xiàn)方法相對復(fù)雜，對研究人員的能力要求較高。所以，選擇一款應(yīng)用性廣，通用性強的結(jié)構(gòu)分析軟件來求解車橋耦合振動問題對于車橋耦合理論在實際工程中的應(yīng)用和推廣具有重要意義。本文以此為出發(fā)點，建立了基于ANSYS的車橋耦合

2、動力計算方法。主要工作如下:
　　(1)分析了27個自由度的車輛系統(tǒng)理論模型，然后詳細解釋了車輛系統(tǒng)動力平衡方程的推導(dǎo)過程，最終獲得了車輛系統(tǒng)的剛度矩陣、阻尼矩陣和車橋系統(tǒng)動力平衡方程組。此外，本文還介紹一種方便使用且物理意義明確的車橋耦合系統(tǒng)求解方法——全過程迭代法。
　　(2)以MASS21單元模擬車體、轉(zhuǎn)向架和輪對，以COMBIN14單元模擬車輛彈簧和阻尼，然后通過MPC184單元進行剛性連接，最終建立了基于ANSYS

3、的車輛有限元模型。經(jīng)ANSYS模態(tài)分析，獲得車輛有限元模型前15階自振頻率，與理論自振頻率完全一致，驗證了此車輛有限元模型的正確性。以CRH2動車通過鐵路32m簡支梁橋為計算實例，建立了基于ANSYS的車橋耦合動力計算方法，并求得此車橋系統(tǒng)的動力響應(yīng)。通過與基于MATLAB編程求解的車橋系統(tǒng)動力響應(yīng)進行對比，兩者基本吻合，驗證了基于ANSYS的車橋耦合動力計算方法的可行性和準確性。
　　(3)采用基于ANSYS的車橋耦合動力計算方

4、法對蔚汾河特大橋主橋進行車橋耦合動力分析。該橋為鐵路5跨(70+3×120+70)m剛構(gòu)—連續(xù)梁橋，橋梁全長500m;計算車輛采用40輛25t軸重貨車編組，車輛編組全長479m。經(jīng)計算，在75～150km/h車速范圍內(nèi)，蔚汾河特大橋主橋的車輛安全性、車輛平穩(wěn)性和橋梁動力性能均滿足限值要求。其中在車速125km/h時，蔚汾河特大橋主橋出現(xiàn)拍振現(xiàn)象，豎向動力響應(yīng)出現(xiàn)峰值。
　　本文的研究成果表明基于ANSYS的車橋耦合動力計算方法是可