检索结果-南通市图书馆

作者：袁显财广州大学

学位级别：硕士

在桥梁结构健康检测需求日益增大的背景下,以车辆为载体的间接测量方法在近十年来取得了长足的进步与成果。然而,由于理论与数值研究中的车辆和桥梁模型被过度简化,所以实际工程中的现象及规律不能被完整地呈现与研究,进而导致车辆扫描... 详细信息

在桥梁结构健康检测需求日益增大的背景下,以车辆为载体的间接测量方法在近十年来取得了长足的进步与成果。然而,由于理论与数值研究中的车辆和桥梁模型被过度简化,所以实际工程中的现象及规律不能被完整地呈现与研究,进而导致车辆扫描法(VSM)在实际应用中的仍有局限。因此本文以车辆扫描法识别桥梁模态与损伤为研究背景,以二轴三维车辆为信号载体进行研究,文章分别从理论研究、数值模拟和模型试验三个方面开展研究工作,主要研究工作及结论如下:(1)将车辆建模为拥有竖向、前后俯仰和左右摇摆三自由度的二轴三维车模型。首先,从二轴三维车辆与整体式箱梁桥的耦合作用方程出发,推导完整的车桥响应解析解。其次,通过加权余量法和伽辽金法推导二轴三维车辆与整体式箱梁桥的耦合作用单元。然后,提出以变分模态分解和小波分析为主,带通滤波器和同频率振型相关系数为辅的桥梁空间模态识别方法。最后,对偏心距、车体阻尼、车速和粗糙度的影响进行了参数化研究。研究表明,基于二轴三维车辆车体响应的模态参数识别,在频率上较难采集到高阶的振动信号,但低阶模态在所提方法下可以准确地识别出空间振型。通过空间振型可以在没有先验条件的情况下准确识别桥梁模态,进而对桥梁健康进行评估。较大的偏心距能够更好地识别桥梁的弯扭模态。在振型重构方面,车体阻尼与车速的影响较大,二者均会导致振型的偏移。对粗糙度的抗干扰性不高,车体响应被粗糙度激励,基本淹没了桥梁振动信息,振型识别准确度大幅下降。(2)为解决三自由度车辆模型在求解接触点响应过程中的欠定问题,首先推导了拥有七个自由度的二轴三维车模型,并推导了基于桥梁响应的接触点响应理论解和基于车体响应的接触点响应数值解。然后,将基于接触点响应的模态识别效果与基于车体响应的模态识别效果进行对比。最后,对前文内容进行了模型试验。研究结果表明,基于二轴三维车辆接触点响应的桥梁模态识别方法能够识别更高阶的桥梁模态,并且可以在一次扫描测试中就判断出模态特征,相较于车体响应的更为高效。除此之外,基于接触点响应的识别方法还具有消除车辆影响与降低粗糙度干扰的优势,所开展的模型试验证明了本文提出的桥梁空间模态识别方法在实验室中的可行性,成功重构出试验梁桥的空间振型。(3)将整体式箱梁桥拓展为多肋式梁桥,构建了多肋式VBI系统,并且通过全过程分离迭代法对该系统进行了验证。分别对梁单元与横向联系单元损伤造成的影响进行了分析和识别。研究结论为:所提出的多肋式VBI系统是正确可行的,为车桥耦合模拟提供了一个全新的桥梁模型。当梁单元发生损伤时,桥梁的竖向模态与弯扭模态均会受到影响,但当横向联系单元发生损伤时,只有桥梁的弯扭模态会受影响。在损伤识别方面,竖向和弯扭的曲率模态振型均能识别梁单元损伤,但弯扭曲率模态效果更佳。竖向和弯扭曲率模态对横向联系单元的低损伤均未表现出敏感反应,但当横向联系单元损伤为区域性的大损伤时,弯扭曲率模态可以对其识别定位。

关键词：桥梁间接测量模态振型损伤识别三维车辆模型多肋式梁桥

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道路交通事故模拟再现的车辆动力学三维模型

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交通运输工程学报 2003年第3期3卷 88-92页

作者：魏朗陈涛余强长安大学汽车学院陕西西安710064

应用动力学理论,提出了用于道路交通事故模拟再现分析的车辆动力学三维模型,并引用日本汽车研究所的16例车对车实车碰撞实验数据对该三维模拟模型的计算误差进行界定,并与二维四轮模拟模型的计算精度进行了定量比较,针对实际道路交通事... 详细信息

应用动力学理论,提出了用于道路交通事故模拟再现分析的车辆动力学三维模型,并引用日本汽车研究所的16例车对车实车碰撞实验数据对该三维模拟模型的计算误差进行界定,并与二维四轮模拟模型的计算精度进行了定量比较,针对实际道路交通事故案例进行了模拟再现。实例证明车辆三维模型在计算车辆碰撞动力学问题时的总体平均相对误差值为6.65%,虽然相对于车辆二维四轮模型其速度计算精度在总体水平上降低了1.43%,但若考虑到其对道路交通事故形态的包容性和形象化方面的优势,计算精度的适度降低是可以接受的。

关键词：交通运输工程道路交通事故再现车辆动力学三维车辆模型

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车辆—轨道系统空间耦合振动分析

车辆—轨道系统空间耦合振动分析

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作者：王海华东交通大学

学位级别：硕士

伴随着高速铁路技术不断创新进步,高速列车运行速度进一步提升,轮轨相互作用愈加激烈。早期将车辆动力学、轨道结构振动分开进行研究的方法,已经不足以准确的对车辆-轨道耦合作用机制很好的模拟,在此背景下车辆-轨道耦合动力学应运而生... 详细信息

伴随着高速铁路技术不断创新进步,高速列车运行速度进一步提升,轮轨相互作用愈加激烈。早期将车辆动力学、轨道结构振动分开进行研究的方法,已经不足以准确的对车辆-轨道耦合作用机制很好的模拟,在此背景下车辆-轨道耦合动力学应运而生。研究初期,局限于计算机算力不足以及理论研究尚不深入,车辆-轨道耦合系统动力学研究局限于垂向耦合系统动力学仿真分析。近年来随着计算机算力的不断提升以及车辆动力学、轨道动力学和轮轨关系研究的不断深入,研究人员开始车辆-轨道空间耦合动力学的研究。本文基于有限元法建立了车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学模型,提出了将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学的方法。主要研究工作和创新成果如下:(1)建立三维车辆单元模型及车辆子系统运动方程,建立三维板式轨道单元模型及轨道子系统运动方程。三维车辆单元模型由车体、转向架和轮对组成,车体与转向架、转向架与轮对之间,分别由二系弹簧和一系弹簧连接。对车辆单元各部件进行受力分析,获得车辆子系统运动方程。三维板式轨道单元模型由钢轨、轨道板、扣件系统以及CA砂浆和路基组成。钢轨采用空间梁单元模拟,轨道板采用三维块体单元模拟,钢轨扣件用三维离散黏弹性阻尼弹簧表示,CA砂浆和路基则用等效连续支承的黏弹性阻尼弹簧元件表示。轨道子系统由轨道单元组装,运用Lagrange方程可得轨道子系统运动方程。(2)区间直线段轮轨接触关系计算方法。建立了平面内轮轨接触关系计算方法,总结出利用“最小距离法”求解平面内轮轨接触关系的详细步骤,并基于MATLAB平台编制了平面内轮轨接触关系求解程序,通过与已有研究的对比验证确定了算法的正确性。为进一步研究轮轨接触空间问题,利用“迹线法”求解左、右侧车轮接触迹线,计算左、右侧钢轨上轮轨接触点坐标。采用“最小距离法”扫描轮轨接触点位置。基于Hertz非线性公式求解轮轨接触法向力,将法向力在整体坐标系中进行分解获得三向分力。(3)高速列车-轨道空间非线性耦合系统动力学分析。建立了车辆-轨道空间非线性耦合振动模型,提出将“迹线法”融入“交叉迭代算法”求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学的方法,实现轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性耦合方程求解同步进行,提高了数值分析效率。基于MATLAB平台开发了车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学分析程序VT＿3DCI。利用该程序研究了列车运行速度和轨道不平顺情况对于高速列车-轨道系统动力响应的影响。采用V型不平顺模拟钢轨焊缝接头缺陷局部不平顺,单波余弦函数模拟轨道扭曲不平顺,利用VT＿3DCI程序分析了上述两种不平顺情况对高速列车-轨道系统动力响应的影响。(4)车辆-轨道空间非线性耦合系统仿真计算软件。基于“车辆-轨道空间非线性耦合振动理论”开发出“三维车辆-轨道非线性耦合系统有限元软件”。软件可以实现多种轨道不平顺状况下车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学计算,实现脱轨系数及轮重减载率同步计算,并能够以图片形式输出结果,以文件形式保存最终响应。该软件的开发极大方便了车辆-轨道空间耦合振动的动力学分析计算。

关键词：车辆-轨道空间非线性耦合三维车辆模型轨道结构三维模型交叉迭代算法随机不平顺局部不平顺扭曲不平顺三维车辆-轨道非线性耦合系统有限元软件

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风与车流联合作用下在役桥行车舒适性研究

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湖南大学学报（自然科学版） 2016年第1期43卷 45-52页

作者：殷新锋丰锦铭杨小旺刘扬长沙理工大学桥梁工程安全控制省部共建教育部重点实验湖南长沙410004

现有基于风-汽车-桥梁耦合振动的行车舒适性研究中,较少考虑了车流随机性和路面等级退化因素,致使分析成果具有一定局限性.本文综合考虑了车流随机性和路面等级退化等因素,运用一种新的车辆和路面等级退化模型分析大跨度桥梁的振动及行... 详细信息

现有基于风-汽车-桥梁耦合振动的行车舒适性研究中,较少考虑了车流随机性和路面等级退化因素,致使分析成果具有一定局限性.本文综合考虑了车流随机性和路面等级退化等因素,运用一种新的车辆和路面等级退化模型分析大跨度桥梁的振动及行车舒适性.建立一个包含座椅及车辆纵向振动的24自由度空间车辆模型;基于考虑邻近车辆影响的改进CA(Cellular Automation-元胞自动基)模型和路面退化模型,通过桥梁和车辆相互作用力关系,建立了风-车流-桥梁系统的耦合振动方程.数值计算表明:本文所提出的方法能够合理地模拟风-车流-桥梁系统的耦合振动,且驾驶员座椅模型的各向振动对行车舒适性有显著影响.

关键词：风-车流-桥梁耦合振动三维车辆模型路面退化行车舒适性

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