基于SIMPACK軟件彈性梁下的車—橋耦合振動分析.pdf

1、隨著時代發(fā)展以及列車時速的提高，各種類型的橋梁相繼出現(xiàn)，特別是對一些標準化簡支梁和曲線梁橋，研究發(fā)現(xiàn)隨著速度增加，車輛和橋梁之間的動力響應變得越來越大，當通過曲線梁橋時動力響應更復雜，這也對標準橋梁的車—橋耦合仿真提出了要求。
　　隨著鐵路提速以及標準化橋梁的大量建設(shè)，車—橋耦合振動也越來越朝復雜化、具體化的發(fā)展。使用專業(yè)的多體系統(tǒng)動力學軟件，更加具體化和模塊化，實現(xiàn)程式化的建模和仿真。在車橋耦合仿真中：運用多體系統(tǒng)動力學軟件SI

2、MPACK建立車輛模型，運用有限元軟件ANSYS建立橋梁模型，橋梁截面為空心箱型截面，采用實體單元SOLID185，二期恒載均勻分布在橋面。用FEMBS接口將橋梁模型導入到SIMPACK中，通過輪軌接觸面上離散的信息接觸點來完成兩個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，實現(xiàn)聯(lián)合仿真。
　　本文先介紹了多體系統(tǒng)動力學理論，描述了多系統(tǒng)動力學的進展和研究方法。系統(tǒng)介紹了這款軟件從建模到求解的流程。提出了常見的一些系統(tǒng)建模坐標方法，還介紹了如何在系統(tǒng)動力學

3、上實現(xiàn)車輛的建模，以及建模各構(gòu)件的形成和實現(xiàn)模塊化。
　　再針對本文的車—橋耦合問題，詳細介紹了如何在兩個軟件間實現(xiàn)聯(lián)合仿真，給出了美國、德國和中國的軌道譜，在做不平順分析時采用德國高、低譜。給出了動車模型和橋梁模型的參數(shù)和建模過程，還介紹了如何通過輪軌來實現(xiàn)兩部分信息的交換，最終實現(xiàn)耦合。同時給出了車—橋耦合振動響應的評定標準。
　　最后通過對兩種類型的標準橋梁—簡支梁橋和曲線梁橋—實現(xiàn)仿真，得出車橋耦合的結(jié)果，提取需要的

4、參數(shù)，再在有限元中做更加深入的研究。計算出橋梁的自振頻率，對車橋系統(tǒng)進行預平衡檢測。再施加德國軌道高、低干擾譜，分別計算了列車從125km/h至350km/h，同時研究了不同軌道譜、不同橋梁阻尼比以及曲線半徑對橋梁和動車的影響，總結(jié)了各種因素下的車橋響應振動特性，并得出一些有實際意義的結(jié)論。
　　車輛的舒適度、加速度、脫軌系數(shù)和減載率都呈現(xiàn)出隨著速度的增大而增大的趨勢。車輛加速度對長波長的軌道譜較為敏感，而輪重減載率對較短波長的譜

5、敏感；橋梁跨中動位移和加速度在兩種譜下的值都比較的接近，說明兩種軌道譜對橋梁的動力響應都不是很明顯；隨著阻尼比的增大動位移呈現(xiàn)減小的趨勢，在同一阻尼比下，動位移隨速度的增大而增大；還發(fā)現(xiàn)行車速度越快，阻尼比也越敏感。
　　在曲線梁橋上發(fā)現(xiàn)車輛外側(cè)輪軌橫向力大于內(nèi)側(cè)；當速度達到350km/h時，輪重減載率超出了安全限值，橋梁跨中橫向加速度大于限值，不滿足規(guī)范要求；同時動車各種指標隨著外軌超高的增大和曲線半徑的減小而變大，同時橋梁的動