文档介绍：题目名称:《振动与分析基础》学****报告学院:机械工程学院2013级研究生专业:机械制造及其自动化姓名:乔晗学号:**********任课教师:耿德旭二O一叁年十二月八日桥梁系统振动分析一、研究问题振动分析是研究各种振动的基础,在现实生活中各行各业几乎都有涉及到振动分析,就这段时间根据自己所看的一些资料,就谈一谈我个人对桥梁上关于振动的分析和应用的认识。就近年来,随着社会的快速发展,车辆的速度和承载重量也在不断的提高,于是我国对桥梁的质量要求不断增加,车辆与外界因素对桥梁之间的相互作用问题编的更加突出,车辆与桥梁的共振问题和桥梁在移动车辆的载荷作用下的耦合过程给理论分析带来了非常大的困难。主要研究的问题有如下两个个方面:,提出假定和进行验证分析车辆与桥梁的共振条件和预防措施。2车辆和桥梁耦合振动所包含的各种情况还有影响因素等问题。二、,我们就把车辆和桥梁看作是一个统一的整体,应用弹性系统总势能不变的原理来进行研究分析。通过系统矩阵的对号入座建立桥梁车辆的方程。把车辆的各部分视为刚体,不再考虑车辆的横向震动只考虑竖向震动。建立具有十个自由度的车辆模型如下图所示:为了简化计算,我们选取桥梁为等截面单元。截面图如下所示:其中扭转中心为K。单位元移差值函数取三次多项式:根据弹性系统力学总势能不变的原理,四轴车辆-桥梁由车辆和桥梁组成。单元总势能J包括重力势能弹性势能阻尼力势能和惯性力势能。车辆—桥梁单元产生的重力势能Jg包括车体的重力势能两个转向架的重力势能和四个轮的重力势能。单元的弹性应变能Ue包括轮对与转向架之间的弹性变能车体与转向架之间的弹性变能和四个梁之间的弯曲应变能车辆—桥梁单元的阻力势能Jd包括轮对与转向架之间的一系悬挂阻尼器的阻尼力势能车体和转向架之间的二系悬挂阻尼的阻尼力势能和梁单元的粘滞阻尼力势能。车辆—桥梁单元的惯性力势能Jt包括车体的惯性力势能两个转向架的惯性力势能四个轮对的惯性力势能和四个梁单元的惯性力势能。运用总势能不变的原理列出车辆—桥梁单元的动力学方程:运用对号入座法则,得到车辆—桥梁系统的振动方程:得到方程之后验证程序的正确性。通过车辆的各个参数,和选取车辆在常规的速度下运行,车辆的初始位移和初始速度均为零。把计算的结果取出与相应文献的数值和图形进行比较,看结果是不是吻合,如果吻合说明分析程序是正确的。(1)车速对系统共振的影响分析,首先要明确当车辆以车速v通过桥梁时,载荷对桥梁的动力作用就相当一个频率为fv=V/Lv的周期性载荷。如果fv与桥梁的自振频率f成倍数i关系时,桥梁就会出现共振现象。根据桥梁动力响应评判标准,桥梁竖向振动加速度极限值考虑轨道不平顺对分析的影响,对系统进行动力响应计算,对计算结果进行系统的分析,绘出桥梁和车辆动力响应所对应的各种变化的曲线图。根据变化图来进一步分析车速对系统的影响。(2)桥梁阻尼对系统共振的影响。对于一般的钢筋混凝土结构,在较小的脉冲情况下,,。,采用动力分散式编组,同时不考虑轨道不平顺时对系统的影响。计算出三种不同阻尼桥梁条件下的车以及桥梁的动力响应结果,同样以变化曲线的形式描述出来。(3)桥梁跨径布置的影响。高速行驶的车辆通过等跨度的桥梁时,会受到桥跨绕度的连续冲击,因而车辆可能发生共振现象。桥梁的绕度影响对于车辆来说就相当于一个频率为的周期性不平顺。如果此频率等于或者接近车辆自身的固有频率,系统就会出现共振现象。此时桥梁绕度所引起的车辆共振的临界速度为:为了分析不同跨度对系统共振的影响,我们选取特定的车辆为研究对象,编组采用动力分散式,不考虑轨道不平顺的影响,绘出各个桥跨方案下的系统动力响应随车速的变化关系图。(4)考虑不平顺情况下车辆—桥梁系统的动力学分析。还是选用CRH3高速列车,以及十跨等跨简支撑桥梁为研究对象,来考虑不平顺对系统的影响进行计算,并且把计算结果以图像的结果表示出来进行分析。—曲线桥梁耦合振动分析时具体步骤如下:(1)建立有限元模型与振动微分方程桥梁有限元模型可采用梁单元板单元或实体单元来提高计算效率。具体建立全桥的有限元模型时,需要对模型进行合理的简化,来减少节点和单元的数目,节约计算时间。具体简化的项目有:基础模型简化,肋板式梁等代简化。在建立列车曲线运动模型时根据相关文献采用26个或35个自由度。在这里,采用曲线匀速运动来计算自由度。笛卡尔坐标系下的车辆和桥梁的振动微分方程可统一表示为:通过叠代法得到模态运动方程:通过分析可知车辆—桥梁的耦合震动