弹性地基叠合板梁力学模型的有限单元法

本文就板体轨道的应力分析，建立弹性地基叠台板粱力学模型，钢轨取直粱单元，轨下基础板体取矩形薄板单元。将板体轨道视作整体结构，按文克勒地基模型推号出有限单元法的理论计算公式，编制实用计算程序。用本方法计算铁路板体轨道，可同时计算钢轨和轨下基础板体沿平面两个方向上的竖向位移、内力及地基反力的变化规律，从而克服了现有计算方法的偏面性。     

有限元三维实体单元与壳单元的组合建模问题研究

板单元与实体单元之间的连接由于本身自由度的不同使转动自由度不连续，这个问题是有限元计算中比较难以解决的问题，本文采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，复合单元可以看成是板单元与实体单元的组合，其刚度矩阵可以看成是板单元刚度矩阵与实体单元刚度矩阵的叠加，即复合单元具有三个方向的位移自由度和三个方向的转动自由度，通过对全实体有限元模型和具有复合单元的有限元模型的计算证明，采用复合单元来实现板单元与实体单元之间的过渡，其计算结果与全实体有限元模型的计算结果偏差较小，结果真实可靠。     

高速铁路无砟轨道国产化理论研究

在吸收国内外研究成果的基础上,建立无砟轨道三维非线性有限元静力学模型,对高速铁路无砟轨道进行研究,主要内容如下. (1)用梁单元模拟钢轨、弹簧单元模拟扣件、实体单元模拟无砟轨道各部件、接触单元模拟无砟轨道各部件的连接,建立无砟轨道三维非线性有限元静力学模型,运用遂渝线实测数据、西南交通大学计算结果及无拉力模型验证了模型的有效性.     

存在轮齿裂纹的机车轮对驱动单元动力学性能研究

为仿真轮齿裂纹对轮对驱动单元动力学性能的影响,利用多体动力学软件SIMPACK,在不采用Gear-pair力元的前提下,通过移动Marker、函数表达式以及输入函数等建立齿轮副啮合振动模型,并将其应用于机车轮对驱动单元动力学模型进行仿真分析。仿真结果表明,齿轮副啮合振动模型计算结果与Gear-pair计算结果相差在10%以内;齿轮副啮合振动表现出刚度的时变特性;小齿轮分度圆裂纹将引起轮对驱动单元在时域上表现出冲击特性;当裂纹达到一定深度(刚度减小到一定值)时,轮对驱动单元在频域上表现出小齿轮的转速基频,因此,可通过频域分析达到故障诊断的目的。     

秦沈客运专线多T梁式桥动力特性分析模型

醉地将秦沈客运专线上多片T梁桥、Ⅱ形梁桥、工字钢梁式结合梁桥等几类常用跨度桥梁归为多T梁式桥，然后针对多T梁工桥的空间受力特点，提出了一种对该类桥梁进行动力特性计算或进行车桥耦合振动计算的简便实用的分析模型和计算方法：首先将桥梁沿纵向划分为T形单梁子单元，按梁段单元法考虑每个子单元的弯曲、自由扭转和约束扭转作用，然后分别采用弹性剪切力法和位移约束方程法考虑各T形单梁子单元翼缘板间竖向位移和纵向位移的连续性，最后根据“对号入座”法则导出桥梁结构的刚度矩阵、质量矩阵、阻尼矩阵的计算式。实例分析结果证明本文提出的模型和方法能良好地反映桥梁系统的实际空间振动行为。     

轨道结构与桥梁共同作用力学计算模型的研究

轨道结构与桥梁共同作用的力学计算模型是解决轨道纵向位移阻力与梁轨相对信移相互作用计算问题的关键。本文采用平面杆系建立轨道结构与桥梁共同作有的力学计算模型，将轨道结构、梁体、支座、墩台、基础作为整体来考虑。桥梁和轨道的联结采用性梁单元模拟，其材料弹性模量和屈服应力通过轨道纵向位移阻力与梁轨相对位移关系的双折线化确定；同时为考虑梁跨挠曲对无缝线路钢轨受力的影响，梁跨高度采用刚臂模拟。通过对梁轨相互作用模型结构的试验结果和《铁路无缝线路》（1995年修订版）一书中桥上无缝线路钢轨力的钢轨变形微分方程解计算算例作比较，证实这一力学计算模型的合理性。     

基于REBAR模型的空气弹簧有限元分析

利用MARC非线性有限元分析软件建立空气弹簧有限元模型，帘线增强结构采用REBAR单元，计算研究了胶囊基体和帘线增强各自的应力情况，分析了帘线材料参数对胶囊强度和刚度的影响。     

基于本体融合公路BIM与信息检索机制研究

为解决传统公路项目建设中工程信息检索困难的问题,实现工程项目全生命周期的信息集成,研究基于本体的公路信息交互理论框架体系,利用本体语言对公路项目进行描述,将公路子单元间的关联概念进行拓展性描述,建立高速公路领域本体模型.基于高速公路的基元模型,在Revit中构建高速公路整体BIM模型作为本体信息的载体,通过实例来演示对项目信息的检索.研究结果表明:通过建立基于本体的公路BIM模型可集成项目全生命周期的信息,并具体细分到每一个子单元.此外,基于本体语义检索,使用SPARQL可以在相应的高速公路BIM三维模型中检索到相关信息,实现公路信息交互与检索.     

V形支撑连续梁局部实体单元模型空间有限元分析

应用Midas Civil程序中的实体单元,对包西铁路上跨西禹高速公路特大桥V形支撑连续梁局部结构模型进行应力分析,绘出各部位的等应力迹线,揭示常规内力分析中不能发现的一些问题,为合理确定V形支撑连续梁的局部构造及结构设计提供依据。     

基于人工蜂群算法的桥梁有限元模型局部刚度修正

在保持梁单元模型计算效率优势的前提下,为尽可能提高桥梁结构有限元模型的精度,提出一种基于人工蜂群算法的桥梁结构有限元模型局部刚度修正方法.以某刚构体系斜拉桥塔梁连接处的有限元模拟为例,对塔梁结合局部区域分别建立精细的实体元模型和宏观的梁单元模型.基于实体元模型的自振模态频率和静载响应转角构造目标函数,采用人工蜂群算法对宏观梁单元模型局部刚度参数进行优化和修正.研究结果表明:使用人工蜂群算法修正桥梁有限元模型局部刚度是可靠的,修正后桥梁宏观梁单元模型的静动力学性能更逼近实体元模型;算例中修正后的塔梁结合区域内梁单元刚度增强至修正前的1.09～2.93倍,且塔、梁单元刚度增幅不一.     

基于移动单元法的高速铁路轨道不平顺特性研究

轨道不平顺不仅是引起列车和轨道振动的主要激扰，也是影响列车安全平稳运行的重要因素。为分析中国高速铁路轨道不平顺谱的特性及其对列车运行的影响，采用移动单元法建立考虑离散支撑的无砟轨道-车辆耦合模型，将逆傅里叶变换得到的中国轨道不平顺谱时域样本作为轮轨激励输入，通过编程数值计算分别研究列车速度、不平顺幅值和波长对轨道-列车系统动力响应的影响。研究表明：基于移动单元法建立的无砟轨道-车辆耦合模型的计算结果与有限元模拟结果吻合良好，移动单元模型准确可靠；轨道高低不平顺的幅值和波长特性均对系统的竖向动力响应有着显著影响，随着幅值增大和较短波长成分增加，轨道位移和轮轨接触力明显增大，其中2 m左右的不平顺波会对轮轨动力特性产生显著影响；此外，较高的车速会加剧系统的竖向动力响应。     

土石混填路堤长期沉降测试与计算分析

采用FLAC5.0所提供的二次开发程序接口,编写了改进的Burgers流变模型实现程序,并将该流变模型数值程序嵌入FLAC5.0。采用FLAC5.0中改进的Burgers本构模型和确定的流变模型参数,对怀新高速公路K20 240红砂岩土石混填粗粒土高填路堤的流变沉降进行了计算。同时对路堤沉降进行了测量,并将数值计算结果与实测结果进行了对比,对比结果表明数值计算值与实测值比较吻合,验证了改进的Burgers流变模型及其参数的合理性。嵌入FLAC5.0改进的Burgers本构模型数值计算程序为土石混填粗粒土路堤长期沉降计算提供了参考工具。     

罕遇地震作用下高速铁路减隔震简支梁桥合理计算模型的探讨

以往在分析减隔震桥梁的地震响应时,由于考虑到桥墩和基础应保持弹性工作状态,在基于强度的设计中偏于安全考虑桥墩一般采用毛截面刚度建立弹性梁单元模型。实际上,在罕遇地震作用下,桥墩墩底截面虽然未达到屈服状态,仍然会出现保护层混凝土开裂,并导致桥墩刚度降低。此时,应考虑对桥墩刚度进行适当修正以估计桥梁的各项地震响应参数,这也有利于实现减隔震桥梁基于位移的抗震设计。结合西部高速铁路中典型的简支梁桥结构形式,分别采用弹塑性纤维梁柱单元、弹性梁柱单元、考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩建立3种计算模型,探讨适用于罕遇地震作用下的高速铁路减隔震桥梁的合理计算模型。结果表明,当罕遇地震作用下桥墩位移延性超过0.5时,考虑刚度修正的弹性梁柱单元模拟桥墩的计算模型能够较好地估计桥梁各项地震响应参数。     

高速铁路牵引计算与三维运行仿真研究

结合高速铁路选线设计特点,以高速列车的受力分析为基础,依据最快速度牵引策略,在满足限速约束与操控约束的条件下构建双向牵引计算单元模型,运用分单元依次连续计算的思路,实现了新建高速铁路自动连续牵引计算.通过将高速铁路牵引计算与大规模铁路三维场景构建技术有机结合,搭建铁路三维运行仿真平台,并根据选线设计与牵引计算相关成果,...     

基于子模型的铁路车辆结构强度精细计算

对某铁路货车车体结构进行了有限元强度精细计算.根据车体的对称性建立了1/4几何模型;在Hv-perMesh中采用实体单元建立有限元分析模型,按纵向、垂向工况进行加载;导人ANSYS中完成对车体主模型的静强度有限元分析,通过计算结果与试验测试数据的对比,验证了模型的合理性;运用子模型技术,选取枕梁附近区域建立子模型,进行有限元分析精细计算,得到了较主模型更为接近测试数据的结果.     

基于子模型技术的复杂轨道车辆车体结构优化分析

为了考察某复杂轨道车辆车体底架中部纵向连杆结构承受纵向压缩载荷的能力,分别将纵向连杆离散成体单元和壳单元,对整车模型进行纵向压缩工况计算,分析2种常规建模方式的计算结果差异和缺陷。为了解决以上2种常规建模方式存在的问题,提出在子模型中对纵向连杆关注区域全部使用体单元建模的方法来得到纵向连杆区域精确的应力结果,并根据精确计算结果对该区域的局部结构进行优化。分析结果表明:在车体结构有限元强度分析过程中,为了解决常规建模方式存在的问题,在合理选择切割边界的情况下,采用子模型技术可以更加快速精确地获得关注区域的应力结果;在车体结构设计中,充分考虑结构刚度的协调性有利于提高车体结构强度。     

地表锚杆预加固浅埋隧道的空间数值分析

采用考虑锚芯与灌浆体间剪切作用的三维锚杆单元，建立了地表锚杆预加固浅埋隧道的空间耦合数值分析计算模型，编制了空间弹塑性有限元－元限元－锚杆单元耦合程序，并通过与现场量测和室内模型试验研究成果的比较，表明计算模型具有较高的计算精度，其分析方法对工程设计具有一定的指导意义。     

散粒体道床离散单元法分析

探讨散粒体道床新的数值分析方法－离散单元法，建立道床离散单元模型，计算散粒体道床在不同加载情况下道床的应力，并对结果进行分析。     

用有限元法分析无缝道岔的受力与变形

为建立能客观反映无缝道岔实际受力情况的计算分析模型,在吸收国内研究成果的基础上,基于有限单元法,建立了无缝道岔钢轨纵向力及位移计算力学模型,并对我国12号固定型辙叉无缝道岔、大秦线12号可动心轨辙叉无缝道岔及秦沈客运专线38号无缝道岔进行计算,计算结果分别与无缝道岔两轨相互作用理论计算值和现场测试数据基本吻合。以两组合无缝道岔为例,据此模型对不同组合型式无缝道岔的组合效应进行初步研究。     

一种三维耦合单元模型在涂抹层模拟中的应用

在充分考虑涂抹层效应的基础上，构造了一种以二十结点六面体等参单元耦合十六结点等厚度接触面单元的耦合单元，来模拟排水井地基中的涂抹层，并编制了相应的有限元程序。通过程序计算分析了两算例，计算结果合理可靠，表明构造的耦合单元模型可以有效地应用于实际工程的数值模拟。