损伤梁动力特性的空间有限元分析

以钢筋混凝土梁为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁理论和结构动力学理论,考虑混凝土的非线性本构关系,通过空间动力有限元分析,得到不同裂纹状态下梁的固有频率和模态振型,研究裂纹对简支梁振动响应的影响。研究结果表明:损伤结构动力特性对损伤的敏感性并不能简单地归结为对高频一定敏感,对低频一定不敏感,应视裂缝位置与振型节点关系而论。     

均布荷载下钢筋混凝土梁的非线性分析

讨论了钢筋混凝土梁在均布荷载下非线性分析时的几种分析模型,利用通用有限元分析软件ANSYS对模型进行了计算,并通过分析计算结果得出了一些有益结论.     

移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁动力响应

针对移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁的具体结构,将其任一梁单元分解为一个支撑单元和两个非支撑单元。在轨道结构动力响应的周期解析解的基础上,采用传递矩阵法,应用Laplace变换等理论,推导周期支承Timoshenko梁的传递矩阵。将激振点的状态变量乘以一系列梁单元的传递矩阵,推得拾振点的传递函数,进而给出移动荷载作用下周期支承Timoshenko梁上任一点的动力响应解。     

基于Timoshenko梁求解钢轨导纳研究

利用有限元软件,建立钢轨导纳分析模型,采用完全法求解钢轨导纳,对Timoshenko梁与Euler梁模型计算结果进行对比研究。研究结果表明:在频率1 500 Hz以内,采用Timoshenko梁和Euler梁模型的钢轨位移导纳计算结果基本一致;当频率在1 500 Hz以上时,Timoshenko梁模型仍能较好反映导纳的峰—峰值变化规律;采用Timoshenko梁计算得到的前4个导纳峰值频率依次为450 Hz,700 Hz,1 000Hz和1 250 Hz,最大值发生在1 250 Hz,其中位移导纳最大幅值为4.19×10-8m/N;钢轨频响曲线的峰值与模态固有频率一一对应,通过对比认为,钢轨在1 250 Hz频率发生了Pinned-pinned振动。     

轨道动力冲击理论分析

本文将轨道冲击问题分为轨面低凹冲击，钢轨接缝冲击和车轮扁疤冲击，并从基本理论导出表达式，阐述了影响冲击的因素，说明了轨道和振动的关系及强化轨道的对策。     

弹射冲击荷载作用下不同等级铁路承载能力评估

为了从动力学角度评估重载、Ⅰ级和Ⅱ级等不同等级铁路在弹射冲击荷载下的承载能力和作为无依托发射场坪的适应性,运用ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立3种等级铁路的弹塑性轨道—路基动力有限元模型。通过动力有限元计算,获得弹射冲击荷载作用下轨道和路基的动力响应特征,对比分析其响应幅值沿线路横向、纵向和垂向的分布规律。根据我国《铁路轨道强度检算法》和《铁路路基设计规范》对钢轨动应力、轨枕轨下承压力、道床顶面压应力、基床表层动位移和基床底层动应力等5个指标分别进行校核。研究结果表明,在同一弹射冲击荷载作用下,3种等级铁路同一结构层动力响应幅值沿线路分布规律基本一致,仅幅值不同,Ⅱ级铁路响应幅值最大,Ⅰ级铁路次之,重载铁路最小,道床和路基的动力响应幅值沿横向、纵向和垂向衰减速率亦然。弹射冲击荷载作用下,3种等级铁路钢轨拉应力和压应力、轨枕枕下承压力、道床顶面压应力、基床表层动位移和基床底层动应力最大值均不超过相关规范值,完全卸载后轨道和路基不会出现塑性损伤变形。从动力学角度考虑,重载、Ⅰ级和Ⅱ级等3种等级铁路均满足承载要求,可作为无依托发射场坪使用。     

高速列车荷载作用下仰拱对隧道整体动力特性的影响分析

仰拱作为隧道衬砌的重要组成部分，其设置对改善隧道结构受力状况，提高隧道结构的整体稳定性都非常重要。但在列车激振荷载作用下，仰拱在隧道整体结构中所发挥的作用还需要进一步研究。通过数值分析方法，从动力学角度，对仰拱在高速铁路隧道列车振动响应中的作用和影响进行了探讨。比较了不同仰拱形式下隧道结构各控制点的动力学特性及衬砌和围岩受力特性，为隧道仰拱设置中综合考虑动静力影响提供一定的参考。     

循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性研究

新建隧道钻爆施工过程中,邻近既有隧道机制砂喷射混凝土支护结构往往会承受循环冲击荷载。为研究轴压对循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土动力特性的影响,采用改进的大直径分离式霍普金森压杆试验装置,开展4个轴压水平下的机制砂喷射混凝土循环冲击试验,分析循环冲击荷载下机制砂喷射混凝土的动力特性。研究结果表明：轴压和冲击速度对机制砂喷射混凝土的破坏形态、峰值应力、峰值应变和应变率均有较大影响,轴压的增加能够有效抑制试样的变形;轴压相同时,冲击速度越大试样破坏所需的冲击次数越少,冲击速度相同时,试样破坏所需要的冲击次数随轴压增大而不断增加;冲击速度和轴压均相同时,随着冲击次数的增加,试样峰值应力和动弹性模量不断降低,峰值应变和应变率不断增加,轴压对试样动弹性模量的影响不显著;随着冲击次数增加,试样的累计比能量吸收值呈线性增加趋势,冲击速度相同时,轴压越大,试样破坏时所需累计比能量吸收值越大,亦即轴压的增加可以显著提高试样的耗能能力,从而减缓试样力学性能的劣化进程。     

列车荷载作用下板式轨道与饱和地基动力分析

研究目的:近年来随着我国大量高速铁路的建成及投入运营,列车高速运行对周边环境振动的影响日益显著。且在沿海地区,高速铁路干线修建在饱和软土地基上,饱和软土地基具有剪切波速低、含水量高等特性,高速列车会在饱和软土地基上引起较大的振动响应。因此,本文采用板式轨道-饱和地基耦合振动模型研究了高速列车荷载作用下轨道和饱和土体的振动响应问题,为有效解决高速列车引起的环境振动问题、优化高速铁路路基设计提供理论指导。研究结论:数值分析结果表明,采用多孔饱和介质模拟饱和土地基能够更准确地分析高速列车引起的振动响应,增大轨道刚度可有效控制钢轨位移响应,且在路基设计过程中合理控制基床厚度可减小土体中液相介质的存在对土体动力响应的影响。     

交通荷载作用下风积沙路基动力响应分析

基于风积沙的特性,采用快速拉格朗日有限差分程序FLAC3D,对交通荷载作用下风积沙路基内部永久位移、动应力和加速度的时空分布规律进行研究.研究结果表明,风积沙路基永久位移和动应力都随重复荷载作用次数的增加而增大并逐渐达到稳定;永久位移、动应力和加速度都随深度的增加急剧衰减,在路基横向位置,永久位移和动应力在车轮处作用最大,并向两侧衰减扩散;动附加应力具有累积效应.     

道床刚度对钢轨接头动力响应影响研究

有砟轨道在施工阶段存在大量的钢轨接头会加剧轮轨间冲击和振动,造成钢轨伤损,影响轨道平顺性,不利于工程车辆行车安全,合理的道床刚度能减缓钢轨接头处轮轨间的冲击作用,改善临时轨道结构的受力和变形。基于多体动力学理论,以21 t轴重平车为研究对象,建立车辆-钢轨接头耦合动力学模型,研究钢轨接头区轮轨动力响应,分析道床刚度对轮轨冲击的影响规律。结果表明：钢轨接头区的轮轨冲击较为显著,其轮轨垂向力比非接头区增大约1.4倍。随着道床刚度增加,轮轨垂向力呈非线性增加趋势,钢轨和轨枕的垂向加速度和垂向位移均呈减小趋势,道床刚度为170 kN/mm时,轮重减载率最大值为0.63,接近我国规范的允许限值0.65;道床刚度小于45 kN/mm时,钢轨和轨枕的位移均超出了我国规范允许值（2.5 mm和2.0 mm）。因此,施工阶段应对道砟进行合理的捣固,宜将道床刚度控制在45～170 kN/mm。     

移动荷载列作用下简支曲线梁的振动响应

利用积分变换法求解了移动荷载列作用下简支曲线梁桥动力响应的解析解，在讨论过程中将单轴，两轴和四轴三种荷载列模型用一标准荷载列模型来表示，使得荷载列模型更具普遍性，在讨论过程中均采用标准函数，从而避免了公式推导过程中的不确定因素。最后按本文所给出的计算方法编制了计算简支曲线梁在荷载列作用下的动力响应程序，得到了较好的结果。     

周期荷载作用下钢轨缺陷检测分析

根据振动理论、瞬态有限元-边界元理论,提出一种利用钢轨振动响应数据对钢轨断裂缺陷进行分析检测的方法.通过建立无砟轨道振动分析动力学模型,研究在节点周期荷载激振下,轨道在钢轨全断裂,钢轨截面50％断裂等缺陷条件下的振动加速度规律特征.结果表明:在不同轨道缺陷条件下,钢轨在2个检测点的振动响应加速度变化特征明显,且能够提取不同轨道缺陷对应的特征规律,多组仿真实验结果误差均在5％以内.本方法是无源检测,方法简单可靠,能够有效地提高轨道检测工作效率,减少线路维护的时间.研究结果可为基于动力学响应的轨道缺陷检测工程技术提供借鉴和利用.     

基于Flac的交通荷载作用下路堑边坡动力响应分析

基于Flac数值模拟软件,研究了公路荷载作用下路堑边坡动力响应问题,取得了路堑边坡在公路交通荷载作用下位移及速度响应规律。结果表明:公路荷载作用下位移响应最大位置均发生在坡脚,坡体的水平向位移响应不容忽视。由于竖向加载缘故,垂直速度峰值大于水平速度峰值。     

移动荷载作用下路基上板式轨道动力学特性分析

利用ANSYS软件分别建立了轨道板与混凝土底座对缝及错缝布置的板式轨道结构有限元模型,研究了在各种速度的移动荷载作用下两种轨道布置方式的动力学响应以及路基刚度对轨道的影响。研究结果表明:对于两种布置方式,钢轨位移和钢轨支点压力差别较小;CA砂浆动应力和轨道板垂向位移有一定的差别;路基表面动应力和路基面垂向位移差别较大。     

列车荷载作用下周围物体的动力响应解

以Duhamel积分为基础,首先应用动力互等定理,得到了移动荷载作用下,半无限大弹性连续介质空间上任意点的动力响应的广义Duhamel积分表达式;然后将列车荷载简化考虑为一系列具有一定间距的集中荷载,采用Floquet变换、Fourier变换等方法,得到了一个集中移动荷载作用下任意拾振点ξ的动力响应在频域和频率 波数域内的表达式,进而由叠加原理得到列车荷载作用下的动力响应解;最后,通过算例说明该算法的适用性。     

爆炸荷载作用下交叉式人防隧道动力响应研究

对于位于地下空间的人防结构,其安全问题至关重要。当地面发生巨大爆炸时,产生的冲击波势必会对地下结构产生一定影响。为研究地下人防结构在爆炸荷载作用下的动力响应,依托某地下人防工程,借助ANSYS/LS-DYNA软件,对地下交叉式人防隧道在土中爆炸冲击荷载下的响应进行数值模拟,分析冲击波在土中的传播规律及人防结构位移、应力等力学响应,以期为地下人防工程爆破施工与安全防护提供参考。结果表明：爆炸荷载作用下,拱顶位置最早出现振动响应,在结构同一断面拱顶振速曲线峰值明显高于拱腰振速曲线峰值,边墙次之,拱脚处最低;随爆心距增大,衬砌结构振速峰值与最大拉压应力均随之减少,且拱顶部位最易受顶部爆炸荷载作用影响,在实际设计与施工中应予以重视。