车桥耦合振动分析的数值方法

车桥耕作振动问题是铁路公路桥梁中十分重要的研究课题，而目前所采用的数值算法所需的时间比较长，为了减少计算机时，本文在对高速铁路曲线梁车－桥耦合振动研究中，建立了一种基于激励非线性振动的数值计算方法，并完成了计算程序ＢＳＮＤＳ的编制，取得了较好的计算结果。并将其与其他模型进行比较，在保证精度的前提下，较大地节省了计算时间。     

车桥耦合振动数值模拟及软件实现

在对高速铁路曲线梁车－桥耦合振动的研究中,建立了一种基于激励非线性振动的数值计算方法,并在Ｗｉｎｄｏｗｓ９５工作环境下利用ＰｏｗｅｒＳｔａｔｉｏｎ完成了计算程序的编制,取得了较好的计算结果。与其他模型相比较,保证精度的前提下,较大地节省了计算时间。     

求解车桥耦合振动问题的一种数值方法

推导了二分之一车模型作用下简支梁的车桥耦合振动方程，利用MATLAB强大的数值计算功能，结合Ruge-Kutta法微分方程数值求解原理，编制了基于ODE系列函数求解系统运动方程组的二次开发函数，对车桥耦合问题进行数值求解，与Nemark-β法相比较，在保证精度的前提下，缩短了计算所需的时间．     

基于MATLAB的公路桥梁车桥耦合数值计算方法

应用达朗贝尔原理推导了两自由度车辆和桥梁的振动平衡方程,提出用龙格-库塔法和NEWMARK法来求解车桥耦合振动问题。针对NEWMARK法提出了求解分离的车辆和桥梁运动方程组的分析策略:在每一个时间步长内进行迭代计算并将桥梁的振动平稳状态作为收敛条件。利用MATLAB结合两种数值计算原理分别编制了车桥耦合计算程序。算例分析表明:两种方法的计算精度都较高;采用NEWMARK法求解时,在每个时间步内迭代计算至桥梁振动平稳状态是有意义的。     

车-桥耦合系统的动力特性分析

利用振型叠加法以及时变力学系统的求解方法，以简支梁桥为对象，开展了车-桥耦合系统的振动特性分析。通过数值计算，比较了移动力、移动质量、移动振动系统三类模型的计算结果，讨论了跨径和移动速度变化时对挠度冲击系数和弯矩冲击系数的影响。并根据Piotr给出的结果对本方法进行了验证。     

扁薄锥壳在变温条件下的大振幅振动问题

从能量变分原理出发，推导出扁薄锥壳在温度载荷下的大振幅振动控制方程．考虑了周边固定的边界条件，均布和线性分布两种情况的温度载荷．采用assumed-time-mode位移模式，并利用数值计算的方法对问题进行了数值求解，得到了固有频率随温度、振幅及锥壳初始高度的变化曲线，并得到了振动时温度和中心静平衡住移关系曲线以及振动的振幅和中心静平衡位移的耦合关系．     

考虑桩土作用的铁路曲线梁桥车桥耦合振动分析

以某铁路曲线多跨简支梁桥为例，讨论了考虑桩土作用的铁路曲线梁桥车桥耦合振动，在对曲线梁桥车桥耦合振动的分析中，建立了具有35个自由度的铁路车辆曲线通过模型和动力方程，建立了曲线梁的动力模型及其动力方程：建立了一种基于激励非线性振动的数值方法，并在Windows9X／2000／XP工作环境下利用PowerStation和VisualC 完成了计算程序的编制，取得了较好的计算结果。分析中将曲线通过的车辆和曲线梁桥分为两个由非线性轮轨接触力所联系的振动予系统，通过迭代法进行求解这两个子系统；轨道不平顺采用在给定轨道条件下的人工模拟不平顺，在分析过程中计入了不同车速对曲线通过的车辆及曲线连续梁桥振动的影响，得到一些有益的结论。     

铁路罐车满载时的液固耦合振动分析

在罐车满载的情况下,根据固液耦合问题的广义变分原理,使用有限元的近似数值计算方法,找到解决满载罐车液固耦合振动问题的基本方法和原理,建立铁路罐车的固液耦合问题的动力学控制方程,并通过算例验证液体对罐车耦合振动的影响,得到在工程上所需要的分析结果。     

基于流固耦合方法的船舶湿模态振动研究

基于ANSYS Workbench仿真平台对船舶的干湿模态进行有限元分析。针对一艘686TEU多用途集装箱船,运用船舶建模软件建立该船三维简化模型,将模型导入仿真平台并进行船体模态特性分析。数值计算结果表明,应用Workbench平台采用流固耦合方法能够计算大型结构的模态,验证了在Workbench中使用流固耦合方法计算船舶振动干湿模态的可行性。     

基于XFlow的涡激振动压电能量收集数值研究

基于格子波尔兹曼无网格方法,利用XFlow对低质量阻尼比的单圆柱进行了涡激振动的数值模拟,数值计算结果与实验结果吻合较好。利用XFlow与Open Modelica建立流-机-电耦合计算模型求解涡激振动与高斯定律联立方程,对涡激振动压电能量收集进行了数值分析,得到不同电阻下的电压及功率输出。通过对振幅及电压时程曲线的比较得到两者相位差的变化规律。结果表明:输出电压随着电阻的增大而增大,输出功率在特定来流速度和电阻时最大。     

高速铁路预应力简支箱梁桥动力响应分析

运用桥梁结构动力学和车辆动力学的研究方法，将车辆和桥梁作为联合动力体系，以在建的武广客运专线廊步特大桥为研究对象，对该桥在高速客车行车条件的动力响应进行了分析，着重分析了单线和双线行车时桥梁在不同列车运行速度下的竖向和横向动力响应。     

车辆作用下桥梁冲击系数分析

应用达朗贝尔原理推导了1/4车辆模型和桥梁的振动平衡方程;采用三角级数法生成各级桥面不平度序列;用数值方法分析了桥面平整度、车速及车辆参数对桥梁冲击系数的影响。结果表明:桥面不平度对桥梁冲击系数影响很大;冲击系数随着速度的增加而发生波动;合理的车辆参数可以减小对桥梁的冲击作用;车辆固有频率同样是影响冲击系数的一个不容忽视的因素。     

公路车桥耦合振动响应计算方法对比研究

使用有限单元方法,分别建立了桥梁结构的振动计算模型和车辆的振动计算模型,考虑车桥接触点的位移连续,分别提出了考虑桥梁全自由度的车桥耦合振动模型和使用桥梁振动模态的模态综合计算模型。将桥梁结构的振动响应计算转化为求解模态广义坐标,并结合车辆振动与桥面的耦合,建立结构模态广义坐标和车辆振动自由度耦合的系统方程,使用Newmark-β数值积分方法对时变耦合系统进行求解。为了验算方法的有效性和可靠性,分别计算了平面梁在集中力作用下,空间板结构在整车模型作用下的振动响应,研究结果表明,使用模态综合法求解公路桥梁车桥耦合振动响应的结果可靠,并有很高的计算效率,该方法具有广泛的适用性。     

京沪高速南京越江钢斜拉桥车桥耦合振动分析

运用桥梁结构动力不写车辆动力学的研究方法,将车桥作为联合动力体系,以京沪高速铁路南京越江方案我钢斜拉桥为研究对象,进行了高速列车过桥时的车桥空间耦合振动响应分析,着重研究了列车速度变化时对桥梁的挠度,车辆舒适度及脱轨安全度的影响。     

初始条件对高速铁路车桥耦合动力响应的影响

列车驶入桥梁时,必然带有一定的初始条件,此值对计算车桥耦合振动中桥梁的动力响应有较大的影响。针对这一问题,通过在路基上运行不同的长度区间,以不同的行车速度、不同的车辆类型,对高速铁路车桥耦合振动的初始条件加以分析。可知当行车速度相同时,取不同的行车区间,竖向位移几乎不受影响,横向位移与所选取的运行区间有关。桥梁跨中横向位移还与选取的车型有关。     

单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应的频域分析

为了更加有效地建立列车运营速度与桥梁最大位移响应之间的关系, 针对单个移动荷载激励下桥梁最大位移响应提出了一种频域分析方法; 采用傅里叶变换推导出单个移动荷载匀速通过梁桥时的移动荷载谱和桥梁振动位移响应谱, 通过分析移动荷载幅值谱获得了导致桥梁自由振动位移出现极值响应的移动荷载速度, 并提出了该移动荷载速度的计算公式; 以一简支梁为例, 通过与相关文献结果的对比, 验证了本文数值计算程序的正确性, 进一步基于该程序, 通过数值分析验证了频域分析方法理论推导的正确性和移动荷载速度计算公式的准确性。研究结果表明: 在频域内得到的移动荷载幅值谱与时域内得到的桥梁自由振动幅值响应规律一致, 因此, 移动荷载幅值谱能有效反映桥梁自由振动位移响应; 导致桥梁发生自由振动最大位移响应的移动荷载速度与移动荷载幅值谱最大值对应的速度相等, 且移动荷载幅值谱的其他极值点与桥梁自由振动位移响应极值点对应的移动荷载速度一致; 在自由振动阶段, 桥梁位移响应极值点对应的单个移动荷载速度仅与桥梁自振频率和跨度有关; 单个移动荷载以共振速度通过桥梁时, 桥梁发生的受迫振动与自由振动位移响应均不是最大响应, 因此, 对于高速铁路桥梁的列车运营速度, 除关注列车共振速度外, 需更加重视使桥梁产生最大位移响应的速度。      

不同线路条件及运行速度下高速列车振动性能分析

高速列车的振动特性直接影响旅客乘坐的舒适性和列车运行的安全性．为了分析不同线路条件和运行速度对高速列车振动特性的影响,建立了车辆-轨道耦合系统模型,并以德国高速轨道谱和我国干线轨道谱产生的轨道随机不平顺作为耦合系统的激励,通过Newmark数值积分和Matlab仿真,计算了高速车辆在高速线路和提速干线条件下车体、构架、轮对等车辆各部件和轨道部件的振动响应．研究结果表明,随着列车运行速度的提高,高速车辆各部件振动响应均显著增大;线路条件对高速列车轮对及轨道系统振动的影响较对车体系统振动的影响明显．     

列车荷载作用下矮塔斜拉桥索梁振动的相关性

为探讨不同列车速度下矮塔斜拉桥斜拉索振动与桥梁整体振动之间的相关性,基于列车-线路-桥梁耦合振动理论与动力学模型,以某主跨115 m+95 m的铁路矮塔斜拉桥为工程背景,考虑斜拉索与桥梁整体结构之间的相互作用,通过数值积分得到梁体、桥塔振动响应以及斜拉索局部振动响应.结果表明:列车荷载作用下索梁振动相关性问题实质上是一个能量传递过程,当拉索端点位移激励频率与其自振频率接近时,能量易于在索梁间传递;当列车以225~350 km/h的设计时速通过桥梁、列车荷载的激励频率与斜拉索自振频率接近时,斜拉索在外激励作用下会产生共振,但共振幅值不大(斜拉索局部振动幅值小于3 mm).