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铁路简支梁桥车桥耦合动力仿真分析

高速铁路技术 2016年第5期7卷 47-52页

作者：臧程中铁十九局集团第三工程有限公司沈阳110136

本文针对新建铁路兰州至重庆线的苦河大桥采用32 m和40 m简支梁结构形式,拟分析其动力特性,以便解决桥梁结构的安全性和舒适性指标判断,为营运实际状态提供参考。利用MIDAS/Civil建立全桥空间有限元模型,计算了其空间自振特性,分析了其... 详细信息

本文针对新建铁路兰州至重庆线的苦河大桥采用32 m和40 m简支梁结构形式,拟分析其动力特性,以便解决桥梁结构的安全性和舒适性指标判断,为营运实际状态提供参考。利用MIDAS/Civil建立全桥空间有限元模型,计算了其空间自振特性,分析了其在CRH2-B动车组和C96货车作用下的车桥耦合振动情况,通过研究发现：（1）32 m简支梁梁部一阶竖弯频率2.98 Hz、一阶横弯频率5.11 Hz;40 m简支梁梁部一阶竖弯频率2.22 Hz,一阶横弯频率4.23 Hz;（2）当CRH2-B动车组以80-160 km/h、C96货车以60-100 km/h通过时,简支梁跨中的竖向横向位移和振动加速度满足限值要求,其振动性能良好,列车行车安全性和运行平稳性指标达到＂优＂。

关键词：有限元简支梁桥车桥耦合动力仿真分析

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河港框架墩式码头动力仿真及可靠度分析

河港框架墩式码头动力仿真及可靠度分析

作者：龙丽吉重庆交通大学

学位级别：硕士

本文结合三峡工程蓄水后港口码头建设相关课题和纳溪沟框架墩式码头实际工程,通过有限元动力仿真方法,利用非线性分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶与独立墩式码头碰撞的有限元模型,模型中考虑了橡胶护弦的缓冲和吸能作用,更加真实的模... 详细信息

本文结合三峡工程蓄水后港口码头建设相关课题和纳溪沟框架墩式码头实际工程,通过有限元动力仿真方法,利用非线性分析软件ANSYS/LS-DYNA建立了船舶与独立墩式码头碰撞的有限元模型,模型中考虑了橡胶护弦的缓冲和吸能作用,更加真实的模拟出船—护弦—码头三者之间的相互作用。模型分析了船舶速度、吨位、碰撞角度、碰撞位置等因素对墩式结构动力响应的影响和框架墩式结构的整体受力特征和节点受力特征。在此基础上,采用基于蒙特卡罗法的动力可靠度数值计算方法计算了结构在不同工况下的可靠度,并分析不同因素对结构可靠度的影响程度。通过以上的研究,得到以下主要结论:(1)碰撞力的时程分布和大小主要受船舶撞击速度、船舶碰撞角度、船舶吨位的影响。船舶碰撞速度越大,碰撞角度越大,碰撞力也就越大;船舶碰撞速度对撞击力的影响最最大,其次是船舶碰撞角度,最后是船舶吨位。由于碰撞角度对撞击力的影响比较复杂,因此在计算墩式的船舶撞击力时,应根据码头处的实际水流、船舶情况,确定船舶合理的靠泊角度进行计算。船舶碰撞位置对撞击力的影响甚微。(2)框架墩式结构在整个撞击过程中的运动情况和位移变形特征表现为撞击过程程短暂持续状态,结构首先是空间扭转变形,随后慢慢调整为沿着结构对角线的位移变形,最后结构将继续沿着对角线方向发生空间震动,受阻尼作用而慢慢衰减直至停止。(3)船舶靠泊撞击过程中,框架墩式结构节点的应力分布为上半部分受拉、下半部分受压;应力最大点出现在最下层靠船侧立柱上。立柱既受拉、又受压,同时还受扭。立柱是整个框架结构承载能力的控制点。(4)框架结构动力可靠度分析表明,随着撞击位置的升高、撞击速度的增加、船舶吨位的增大,结构可靠度降低。而且正常使用(位移)的可靠度一般高于承载力(应力)的可靠度。

关键词：动力仿真分析撞击力时程分布位移变形应力分布动力可靠度

重载铁路中承式大跨钢管混凝土提篮拱桥关键技术研究

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铁道标准设计 2021年第6期65卷 61-67页

作者：徐洪权中国铁路设计集团有限公司天津300308

为了解决浩吉铁路龙门黄河桥所面临的重载铁路活载大、结构疲劳应力幅值高、地震烈度大,温差大,景观要求高、施工难度大、安全运营等技术难题,以有限元建模分析为主要手段,完成了重载铁路中承式大跨钢管混凝土提篮拱桥关键技术研究。结... 详细信息

为了解决浩吉铁路龙门黄河桥所面临的重载铁路活载大、结构疲劳应力幅值高、地震烈度大,温差大,景观要求高、施工难度大、安全运营等技术难题,以有限元建模分析为主要手段,完成了重载铁路中承式大跨钢管混凝土提篮拱桥关键技术研究。结论如下:桁式钢管混凝土提篮拱肋和双主纵梁的结合梁桥面系,构造简单、结构刚度大,景观效果好;拱梁分离的半漂浮体系,改善了拱梁结构受力,满足无缝线路受力要求,抗震性能良好;300 MPa超高疲劳应力幅的纵向双吊杆及其锚固系统,满足了重载铁路拱桥吊杆疲劳要求;大节段制造和安装技术,减少了现场焊接作业;钢管拱无应力状态法和考虑拱肋变形的桥面系线形控制技术指导了现场施工,保证了成桥线形;车桥耦合动力仿真分析表明,满足重载铁路行车安全性、运行平顺性和动力性能要求。

关键词：重载铁路铁路桥中承式钢管混凝土拱桥超高疲劳应力幅吊杆无应力状态法动力仿真分析

基于动力学分析的悬挂式单轨线路空间线形研究

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铁道标准设计 2021年第5期65卷 80-84页

作者：寇峻瑜谢毅余浩伟罗圆肖杰中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 四川高新轨道交通产业技术研究院成都610031

采用多体动力学软件Universal Mechanism建立悬挂式单轨车辆系统动力学模型,考虑多种平、竖曲线重叠设置情况,对悬挂式单轨车辆在空间线形条件下的动力特性进行研究。结果表明,平、竖曲线重叠对车体竖向加速度、走行轮垂向力、轮重减载... 详细信息

采用多体动力学软件Universal Mechanism建立悬挂式单轨车辆系统动力学模型,考虑多种平、竖曲线重叠设置情况,对悬挂式单轨车辆在空间线形条件下的动力特性进行研究。结果表明,平、竖曲线重叠对车体竖向加速度、走行轮垂向力、轮重减载率等垂向振动指标影响较大,对横向振动指标影响较小,平、竖曲线重叠设置应保证人体竖向舒适度要求。平、竖曲线重叠后的振动叠加增强或减弱效应取决于竖曲线变坡点与平曲线上竖向振动方向的一致性,若方向相同则叠加增强,反之则减弱,为降低振动响应,可将竖曲线变坡点与平面曲线起终点间隔一定距离设置。若仅从动力学仿真角度分析,平、竖曲线重叠对悬挂式单轨车辆动力学性能的影响较小,平面圆曲线、缓和曲线与竖曲线均可以重叠设计。

关键词：悬挂式单轨空间线形振动叠加动力仿真分析

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履带式小型甘蔗收割机底盘和钢架设计与分析

履带式小型甘蔗收割机底盘和钢架设计与分析

作者：徐锡晨广西大学

学位级别：硕士

小型甘蔗收割机对加快我国西南各省甘蔗种植的机械化，减轻农民在收割收割环节的开支，增强我国制糖业国际竞争力具有极其重要的意义。本文基于国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的建造模型... 详细信息

小型甘蔗收割机对加快我国西南各省甘蔗种植的机械化，减轻农民在收割收割环节的开支，增强我国制糖业国际竞争力具有极其重要的意义。本文基于国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的建造模型及其仿真的基础部分，主要运用虚拟设计及虚拟仿真技术，通过对虚拟甘蔗收割机模型进行计算和设计，搭建虚拟实验平台，为将来的物理样机建造提供指导性建议。其中具体包括以下工作： (1) 分析国内外甘蔗收割机研发和使用的现状，根据我国西南地区的地形、地貌，借鉴成功的设计经验，总结国外机械在我国的“水土不服”和国内机械在技术方面的不足，设计了适合我国丘陵地带的小型甘蔗收割机。应用虚拟设计技术，通过虚拟仿真以验证设计方案的正确与否，对物理样机起到指导性作用。 (2) 应用履带式小型机械的设计方法，根据广西甘蔗种植的实际情况，设计和计算了履带式底盘的主要参数。并根据计算得出的主要参数，选择了适合本机的履带行走装置。在此基础上，计算了小型甘蔗收割机的两种不同布置方案的重心位置、倾翻角，并给出指导性建议。 (3) 在ADAMS模型中，使用宏命令完成了对象履带中数量庞大的碰撞力、约束等的添加。并在此基础上，设定甘蔗收割机的实际运行参数，对平稳地面，20度斜坡和原地转弯四种情况进行了仿真计算，并对驱动轮扭矩、受力，支重轮受力，导向轮受力以及张紧弹簧受力进行了测量，并给出指导性数据。 (4) 利用ANSYS模型，进行静力学仿真，通过现实情况下的整机钢架的受力分析，对钢架的变形以及受力进行计算，并在基础上选择整机钢架的材料。总之，本文结合甘蔗物理特性对甘蔗收获机整机的运动学、动力学仿真进行了较为深入的研究，并实验验证了部分仿真结果，得出了对今后进行物理样机研制和产品系列化开发有价值的结构、参数和分

关键词：履带底盘动力仿真分析 ADAMS 整机钢架结构优化

履带式小型甘蔗收割机虚拟样机仿真分析及实验研究

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履带式小型甘蔗收割机虚拟样机仿真分析及实验研究

作者：胡珊珊广西大学

学位级别：硕士

小型甘蔗联合收割机对于加快我国甘蔗种植机械化、增强我国糖业国际竞争力具有极其重要的作用。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的基础部分,主要运用虚拟设计及协同仿真技术,通过... 详细信息

小型甘蔗联合收割机对于加快我国甘蔗种植机械化、增强我国糖业国际竞争力具有极其重要的作用。本文作为国家自然科学基金资助项目“基于知识的甘蔗收获机械智能设计系统关键技术研究”的基础部分,主要运用虚拟设计及协同仿真技术,通过对虚拟甘蔗收割机模型进行三维建模和运动、动力仿真,搭建虚拟实验平台,为甘蔗收获机械智能设计系统提高设计知识和经验数据。其中具体包括以下工作: 首先,通过调查研究甘蔗种植收割情况及国内外甘蔗收割机研究现状,搭建基于协同仿真技术的甘蔗收割机虚拟设计技术路线,详细阐明甘蔗收割机虚拟设计技术方案是遵照“由下而上、由上而下”的路线进行的,并由此深入研究了相关的先进设计、制造技术。其次,研究了柔性化甘蔗的建立方法并选择适于研究甘蔗收割机的方法,并从理论上分析含柔性梁机械系统的有限段方法。进行柔性甘蔗模型与刚性甘蔗模型的仿真分析,研究两种甘蔗模型在甘蔗特性和收割机研究上与实际甘蔗的拟实性问题。再次,在提出基于ADAMS的新的Proe装配模式下,按照虚拟设计技术路线由下至上地进行仿真分析甘蔗收割机关键部件的运动、动力特性,并建立台架虚拟实验平台,以此平台进行台架机构扶架横杆的虚拟实验研究,并通过建立台架机构的ANSYS静力学分析模型优化台架结构,分析优化后结构模型的合理性、功能满足度及机构干涉问题。再者,按照虚拟设计技术路线由下至上方案进行整机物流仿真及运动、动力学仿真,优化各功能部件结构及转速,分析在满足生产率要求下的整机结构性能。最后,在定义砍蔗质量两个指标——切割损失和破头率的基础上,通过砍蔗实验平台进行收割机砍蔗实验,分析三个单因素实验的最优参数组合,并对各个因素下双刀盘和单刀盘的正交实验进行方差分析,得到因素对切割损失的影响大小排序,并分析了单双刀盘结构下对切割损失的影响。

关键词：技术路线运动动力仿真分析柔性化甘蔗虚拟实验平台砍蔗实验结构优化

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大跨钢结构枢纽站房连续性倒塌数值仿真分析

大跨钢结构枢纽站房连续性倒塌数值仿真分析

作者：黄丽天津大学

学位级别：硕士

目前国内外防连续倒塌设计方法的研究主要基于规则框架,对大跨枢纽客站抗连续倒塌的计算方法和影响因素等都缺乏足够的研究基础。且以往学者大多采用静力分析方法,这对于连续倒塌分析的结果有失逼真。本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元程序... 详细信息

目前国内外防连续倒塌设计方法的研究主要基于规则框架,对大跨枢纽客站抗连续倒塌的计算方法和影响因素等都缺乏足够的研究基础。且以往学者大多采用静力分析方法,这对于连续倒塌分析的结果有失逼真。本文采用ANSYS/LS-DYNA有限元程序对某大跨钢结构站房进行连续倒塌动力响应仿真分析,以深入了解大型铁路客站结构的连续倒塌机理。首先运用平均应力比法和能量法对该工程的关键柱子进行了选择;然后运用等效荷载瞬时卸载法对该结构在不同关键柱子及根数失效工况下的缺陷结构进行了动力仿真分析,从而判断结构在每种工况下的倒塌情况;对各工况下结构的上部网壳层和下部高架层的响应分别作了对比;最后参数化分析了材料失效应变、等效荷载失效时间、阻尼比等因素对结构连续性倒塌的影响。在各种工况下结构均没有发生连续倒塌,说明该工程具有很好的冗余度及防止连续倒塌的能力。结构的双根中柱失效对下部高架层的不利影响最大,双根边柱失效对上部网壳层的不利影响最大。参数化研究表明,对于本工程,材料失效应变在弹性极限与塑性极限之间变化对于单根边柱失效的倒塌仿真分析结果影响不大;等效荷载失效时间取为缺陷结构第一阶竖向自振周期的1/10为最合理值;阻尼比在一般钢结构阻尼比取值之间变化对该结构的倒塌性能没有太大影响。

关键词：大跨钢结构站房 ANSYS/LS-DYNA 动力仿真分析关键构件等效荷载瞬时卸载法

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水泥改良风积沙铁路路基静动力特性研究

水泥改良风积沙铁路路基静动力特性研究

作者：张威中南大学

学位级别：硕士

沙漠铁路沿线优质填料匮乏而风积沙广泛分布,风积沙具有级配不良,黏粒含量少,松散,无黏聚力等性质,不宜直接用作铁路基床底层填料,因此开展风积沙改良方面的研究具有重大的工程应用价值。本文依托中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司科技开... 详细信息

沙漠铁路沿线优质填料匮乏而风积沙广泛分布,风积沙具有级配不良,黏粒含量少,松散,无黏聚力等性质,不宜直接用作铁路基床底层填料,因此开展风积沙改良方面的研究具有重大的工程应用价值。本文依托中国铁路乌鲁木齐局集团有限公司科技开发计划课题,开展水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验、水泥改良风积沙路基现场静力测试和行车条件下路基动力响应测试,在此基础上,构建车辆-轨道-路基三维动力仿真模型,研究水泥改良风积沙路基的动力特性。主要内容和成果如下:(1)开展了击实试验,确定了水泥改良风积沙的最大干密度和最优含水率。开展了水泥改良风积沙无侧限抗压强度试验,研究了水泥掺量、养护温度、压实系数等因素对水泥改良风积沙无侧限抗压强度的影响,得到了水泥改良风积沙填筑铁路基床底层的水泥掺量。(2)开展了水泥改良风积沙填筑铁路基床底层的路基静力现场试验,研究了路基沉降和土压力随时间和空间的分布规律,分析了路基填筑完成后的工后沉降量和地基的沉降量,分析了路基填筑期间及完成后土压力随空间的分布规律。(3)开展了行车作用下的动力响应特性现场试验,获得了在列车运营情况下沿路基深度方向动应力和沿路基边坡方向的加速度数据。通过时域分析,研究了动应力沿路基深度方向的变化规律和加速度沿路基边坡方向的变化规律;通过频域分析,研究了动应力沿路基深度方向和加速度沿路基边坡方向的频谱响应特性。(4)采用ABAQUS有限元软件,建立了车辆-轨道-路基三维动力仿真模型,通过现场试验结果验证了模型的准确性和可靠性,揭示了不同行车条件下,水泥改良风积沙填筑铁路基床底层的路基动应力、加速度的变化规律。图94幅,表16个,参考文献103篇

关键词：水泥改良风积沙铁路路基无侧限抗压强度路基沉降预测动应力加速度动力仿真分析

流动式架桥机随机路面运梁仿真及极值理论适用性研究

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流动式架桥机随机路面运梁仿真及极值理论适用性研究

作者：沈王铭石家庄铁道大学

学位级别：硕士

近年来,我国高速铁路飞速发展,高铁线路纵横交错、四通八达。作为高铁线路建设过程中必不可少的架桥机、运梁车等桥梁施工用起重运输装备也相应地得到快速发展。此类装备在研发阶段会进行全面的力学性能验算,但是一般采用等效静载的方... 详细信息

近年来,我国高速铁路飞速发展,高铁线路纵横交错、四通八达。作为高铁线路建设过程中必不可少的架桥机、运梁车等桥梁施工用起重运输装备也相应地得到快速发展。此类装备在研发阶段会进行全面的力学性能验算,但是一般采用等效静载的方式考虑动力响应;而这些装备通常运行环境恶劣、结构复杂、受力多变,等效静载不够精确,就本文研究对象流动式架桥机而言,在实际运梁过程中曲梁结构就曾出现局部失稳现象。因此对其作业过程进行仿真从而完成结构的动力学分析具有必要性。本文以SLJ900/32流动式架桥机动力学仿真为核心,并结合其“上游”的静力学分析和“下游”的数据后处理,构建了典型装备的完整分析链,研究了典型装备在特定动态作业过程中的结构力学表现和内在机理,并基于所得时域数据对特定物理量进行了极值预测(用于评估结构所遭受的小概率极值荷载是否会达到事故荷载);同时本文也为此类装备将来动力学仿真和分析流程的程序化、标准化提供了一定思路。主要内容如下:(1)以SLJ900/32流动式架桥机为研究对象,基于有限元软件ANSYS,探究了复杂结构有限元单元处理的合理方式;对部分工况进行了静力学分析,确定了部分工况下较为关键的结构和其危险区域。(2)基于虚拟样机软件ADAMS搭建了包括金属结构、轮胎、钢索等部件的刚柔耦合虚拟样机系统,并利用谐波叠加法创建了随机道路模型;对流动式架桥机在随机路面激励下的运梁工况进行了动态仿真,并对局部结构的力学表现和部分参数变化的影响做了分析总结。(3)最后引入极值预测理论,基于平均条件超越率(Average Conditional Exceedance Rate,ACER)函数和动态仿真数据,预测了各监测物理量在95%置信区间下的极值,探究了平均条件超越率函数理论在流动式架桥机领域的适用性。

关键词：流动式架桥机 ADAMS 刚柔耦合随机道路动力仿真分析平均条件超越率极值预测