基于LS-DYNA公路桥梁车桥耦合振动模型

基于LS-DYNA程序,采用线弹性的橡胶及钢材模拟车轮并定义轮胎内气压,运用转动约束关节和圆柱形约束关节实现车轮转动特性;结合车辆悬架系统动力特性,运用弹簧阻尼单元及梁单元仿真实现悬架动力特性;调整质量单元的大小及分布,实现车体质量分布与实际一致.以某三轴重型车辆为例,建立了用于研究车桥耦合振动响应的精细车辆模型.对比车辆有限元模型的轴载、自振频率理论值与实测值,验证车辆模型的有效性.以某一简支梁桥为例,采用LS-DYNA有限元模拟和MATLAB数值分析移动弹簧-质量-阻尼振动系统,对比研究车辆匀速通过简支梁桥时,各片梁的振动响应.研究结果表明,运用LS-DYNA精细有限元模型能准确分析车桥耦合振动响应,但计算工作量大.     

强风环境下斜拉桥车桥系统动力响应分析研究

基于模态综合分析理论,在推导复杂车辆模型刚度、阻尼矩阵和建立车桥系统风荷载模型的基础上,提出一种全面考虑动力风载效应的车桥系统动力响应分析方法,结合桥例对强风环境下的斜拉桥车桥系统的动力响应进行了分析研究。结果表明:强风下桥梁竖向位移响应受风载影响显著,横向位移响应主要由风荷载控制;低风速下桥梁的振动加速度响应受风荷载影响较大;风荷载引发的桥梁振动对车辆竖向位移和加速度响应影响较大,横向响应由风载和桥梁响应控制,风载对车桥系统动力响应影响明显。所提出的方法具有较高的精度和分析效率,可为其他类型大跨桥梁的相关分析提供参考。     

基于桥面不平顺的车桥耦合振动分析

把车辆和桥梁结构看成相互作用的两个子系统,分别建立二者的力学模型和振动微分方程。在求解过程中,通过位移协调条件和两个子系统间相互作用力相等的原则把两个子系统的振动微分方程耦合起来。利用有限元分析软件ANYSYS的二次开发语言APDL编写了求解车桥系统耦合振动微分方程的迭代计算命令流。以桥面不平顺为激振源,分析了主跨为550 m的福建长门大桥当多车辆通过时在各级桥面不平顺情况下的动力响应。计算结果表明,随着桥面不平顺程度的增加,桥梁结构和车体的动力响应均呈非线性增大,其中桥梁主跨跨中位移、主跨最外侧拉索应力和车辆加速度变化显著。     

桥梁在车辆作用下空间动力响应的研究

结合公路桥梁的特点，视桥梁与车辆为一个相互作用的整体系统，以模拟桥梁在汽车通过时的空间动态响应。在分析中，桥梁的自振特性先由有限元法得到；车辆采用三维汽车模型，统一列出车桥系统的动力方程。将桥梁的自振模态代入系统，减少桥梁的自由度，采用Ｎｅｗｍａｒｋ－β逐步积分法求解系统方程。由于并不特别限定具体的桥梁形式和构造，可以考虑多车道、多车辆、不同的车速以及不同的车辆参数，车辆模型具有标准化的特点，因此     

步行车辆运动弹性动力学分析

步行车辆在快速运动中,既有大刚体运动又有小弹性位移,且还有不连续的边界约束条件,是一个很复杂的动力学问题。本文用有限元方法建立了该系统的动力学模型,采用分段的直接积分法求解其弹性动力响应。     

高墩连续刚构桥车桥耦合振动分析

为研究移动车辆荷载作用下车辆-桥梁系统的动力响应特性,以某三跨高墩连续刚构桥为对象,采用2轴7自由度车辆模型加载,探究车辆速度、行车数量及车辆载重因素对车桥系统动力响应的影响。结果表明：车辆的行驶速度基本不会影响桥梁的位移响应峰值,车辆以相同速度通过桥梁时,桥梁各跨的位移响应峰值存在差异,车桥发生共振时的车速为40 km/h;随着行车数量的增加,桥梁各跨跨中处于较大位移响应的持续时间明显加长,桥梁中跨跨中的位移响应峰值在2辆车行驶时取得极大值,而车辆的加速度峰值与加权加速度均方根值在6辆车通过桥梁时取得极大值;随着车辆载重的增加,桥梁的位移及加速度响应总体呈增长趋势,而桥梁的冲击系数与车辆各项动力指标的响应则呈下降趋势。     

大跨度变截面连续箱梁桥车桥耦合振动分析

基于桥梁工程中广泛应用的变截面连续箱梁桥受移动车辆荷载作用时的振动方程解析解难以得到,本文运用桥梁结构动力学和有限元方法,对Euler-Bernoulli梁单元采用二节点的Hermite形函数,在假定的变截面模式基础上,推导了梁高呈抛物线变化箱形截面梁单元的刚度矩阵和质量矩阵.在时域中采用精细时程积分法,编制了桥梁动力响应数值计算程序,对长沙市某工程中变截面连续箱梁桥在车辆通过时的振动响应进行了分析,研究了车辆速度和加速度变化对桥梁挠度的影响.模拟结果与已发表的文献吻合较好,挠度满足规范要求,表明该桥具有良好的刚度.     

地震与风联合作用下大跨桥梁车-桥耦合振动分析

为了研究大跨桥梁在风、车及地震联合作用下的动力响应,在已有风-车-桥耦合振动分析程序的基础上,利用大质量法模拟桥梁受到的地震作用,建立了地震-风-车-桥耦合振动分析的数值模拟平台,通过质量-弹簧-阻尼系统模拟车辆模型,利用有限元方法建立桥梁模型,采用谱表示法模拟路面粗糙度、风场和地震动,通过分离迭代方法求解地震-风-车-桥耦合振动系统的动力响应。以主跨1 088 m的苏通大桥为例,基于建立的地震-风-车-桥耦合振动分析平台,计算分析了日常风荷载与地震联合作用下桥梁和车辆的动力响应;并进一步探究了地震动完全空间变异性对地震-风-车-桥耦合系统车桥动力响应的影响。结果表明：处于日常运营阶段的大跨桥梁结构（仅承受风和车辆荷载）受到突发地震时,桥梁和桥上行驶车辆的动力响应将急剧增加,地震动对车-桥系统动力响应起控制作用;与地震-车-桥系统中的桥梁响应相比,考虑风荷载会增加主梁跨中的横向振动,但对主梁跨中的竖向振动会有抑制作用;与只考虑地震荷载作用的车桥响应相比,同时考虑地震和平均风速为20 m·s^-1的脉动风荷载联合作用下的主梁跨中横向位移极值最大增大约40%。虽然地震动是车桥耦合振动的控制荷载,但是日常风荷载对大跨桥梁车桥振动的影响不可忽略。地震发生后,车辆的横向加速度极值超过0.5g,竖向加速度极值接近1g,可能引起车辆的侧滑或翻滚,车辆的运行行为有待进一步研究。与仅考虑地震动行波效应相比,考虑地震动完全空间变异性的车桥振动响应不仅在波形上产生很大差异,而且响应极值也发生了较大的变化,可见在地震动输入时需要考虑完全空间变异性来保证得到的车桥响应结果偏于安全。     

车辆荷载作用下连续梁桥动力响应仿真分析

为研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和承载能力,以某连续梁桥为计算实例,采用大型通用有限元软件ANSYS建立了质量-弹簧的车辆模型和桥梁结构的有限元模型,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续梁桥的动力响应特征,着重探讨了车辆刚度、车辆质量、行车速度等车辆荷载因素对连续梁桥动力响应的影响规律,并提出相应结论.     

车辆荷载下沥青路面动力响应随机特性及可靠性分析

为了研究车辆随机荷载作用下沥青路面的动力响应,建立了车辆随机振动模型和车辆随机激励下基层-面层双粘弹性沥青路面动力响应模型,并采用Fourier变换与小波变换相结合的新方法求得了路面随机响应解析解。根据实际车辆参数及道路参数,以路面不平度为初始激励,仿真得到了车辆随机荷载的功率谱密度函数和自相关函数,分析了沥青路面在车辆荷载下的随机动力响应特性,计算了沥青路面动力响应的主要数字特征函数,同时还对沥青路面随机动力响应进行了可靠性设计。结果表明:沥青路面动力响应的均值函数与路面等级无关,而自相关函数、功率谱密度函数及标准差均随着路面等级的下降而增加;采用提出的方法确定不同可靠度下不同等级沥青路面的动力响应值,可避免采用静载荷作为路面设计荷载的不合理性,为沥青路面的可靠性设计与分析提供参考。     

斜T型梁桥的有限元分析

目前,对于梁板组合的斜T型梁桥的计算方法,从计算理论上可分为板理论和梁理论两大类,从计算方法上可归纳为梁格法和各向异性板法。而这两种方法的计算结果都未能把梁和板所受的力区分开,这就给梁和板的配筋计算带来一定困难。为此,文章从分析模型和计算方法入手,考虑了梁和板的组合作用,推导出了板作为平面壳体单元的单刚阵,主梁和横梁以板中面作为弯曲中性轴的梁单元单刚阵,较好地解决了这个问题。并依此思路研制了有限元分析程序,对一些实验模型桥进行了分析比较,结果十分接近。     

地下结构与周围介质相互作用的计算分析

提出了用有限元一无界元的方法计算地下结构——土耦合体系的应力和变形。为了模拟实际受力状态，在地下结构与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元，它可以与土体的弹塑性模型相衔接，能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状。     

沉管隧道短管节拉合试验

广州生物岛-大学城沉管隧道拉合试验包含短管节拉移、GINA止水带压缩及短管节顶推3个阶段,通过拉合试验测试出短管节底部摩擦力的大小及GINA止水带实际压缩情况,为拉合施工提供详实的参考数据。试验结果表明：短管节移动过程中的实际摩擦力远大于按常规摩擦系数计算出的摩擦力,短管节底部摩擦力的存在会造成GINA止水带实际压缩量不均匀。     

砂浆锚杆的有限元模拟方法探讨

针对现有砂浆锚杆有限元模拟方法的局限性与不足，在深入探讨砂浆锚杆的力学机理的基础上，提出了一种包含锚杆、砂浆以及接触面的新型复合锚杆单元，该单元不仅能反映锚杆的轴向受力作用，还能反映锚杆的抗弯以及锚杆与岩体接触面的剪切滑移效应，并利用有限元基本理论，推导了新型复合锚杆单元刚度矩阵及相关计算公式，并编制了相应的计算程序，工程实例分析表明：模型能够满足工程要求，具有一定的理论与工程实用价值。     

基坑开挖地表沉陷分析方法

提出了用有限元－无界元耦合的方法进行基坑开挖时地表沉陷变形分析，为了模拟实际受力状态，在挡土结构与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元，它可以与土体的弹塑性模型相衔接，能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状，结合工程实例，计算结果表明，本文方法能反映实际情况。     

桩土相互作用的有限元-无界元分析

本文提出了用有限元—无界元的方法计算桩—土耦合体系的应力和变形。为了模拟实际受力状态 ,在桩与土相接触的界面上设置了一种有厚度的接触面单元 ,它可以与土体的弹塑性模型相衔接 ,能合理地反映接触面及其邻近区域剪切破坏带中的变形性状。计算结果与现场观测数据吻合较好 ,说明在桩的负摩擦分析中考虑土的弹塑性特性及接触面单元的必要性     

复合式悬架半刚性车桥的有限元分析

本文用有限元方法建立复合式悬架车桥的计算模型,经试验验证后,用于车桥横梁的应力分析。通过大量计算,对应于几种主要的载荷工况,得到了车桥横梁的应力分布规律。归纳了横梁的强度控制工况和截面。     

超新颖未来环保概念摩托车

为了吸引更多消费者的目光,设计师对摩托车外观设计也越来越重视了。由Randall Marin设计的一款名为“Triclo”的概念三轮摩托车,结合当前流行趋势、有机形式的设计,给人带来一种震撼的视觉外观享受,很适用于未来拥挤的城市交通环境。     

某全承载式客车骨架建模方式对仿真结果影响的探究

对某全承载式大客车骨架分别进行壳单元和梁单元建模,并对两种模型进行振动模态和静态刚度的仿真分析。结果表明,在全承载式客车骨架设计初期,采用梁单元代替壳单元进行建模是可行的,效率更高,便于骨架结构改进设计,且两者仿真计算精度相当。     

钢桥面沥青铺装层裂缝病害分析

为更准确地反映钢桥面沥青铺装层的裂缝尖端应力场特性及认识其扩展规律,以断裂力学为基础,研究了钢桥面沥青混凝土铺装层裂缝的形成及扩展机理。提出采用20节点等参单元、裂缝奇异单元,建立了铺装层线弹性断裂力学有限元模型,通过裂缝尖端应力强度因子的计算,研究了钢桥面沥青铺装层破坏情况对裂缝扩展的影响。研究表明,裂缝扩展的形式和速率受到铺装层开裂的长度和深度影响,应在其扩展到最不利情况前及时修补。