车桥耦合振动分析ppt课件.ppt
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1、车桥耦合振动理论,任课教师:顾萍办公地址:同济大学桥梁馆401室Tel(office):65983116-2401Email:,1、车桥振动研究所解决的主要问题,2、车桥振动研究的历史及古典理论,3、车桥振动的现代理论,4、车辆-桥梁系统的振动性能评价,5、车桥振动研究发展的趋势和展望6、参考文献,end,1.1冲击系数,1.2车辆抗脱轨安全度,1.3桥梁设计的刚度标准,1.4车辆过桥的平稳性,回2页,2.2 移动力过桥,2.3 移动质量过桥,2.4 移动弹簧质量过桥,2.5古典理论研究的主要成果与存在的问题,回2页,显示图片,2.1 研究历史的过程,3.2计算模型,3.3动力平衡方程,3.4
2、车桥振动的数值分析方法,回2页,3.1车桥振动激振源,显示图片,4.1 桥梁动力性能评价及标准,4.3 车辆运行平稳性评价标准 1、Sperling指标(德国) 2、Janeway评价标准(美国、日本) 3、ISO2631评价法 (国际标准化值组织) ,4.2 车辆运行安全性评价标准 (脱轨系数Q/P 减载率P/P和横向力P ),回2页,5.1模型精确化;激振力的量化研究;复杂结构动力响应分析。,5.2大跨度桥梁车、桥、风耦合振动的研究。,5.3车、桥、地震耦合振动安全性研究。,5.4车桥振动防噪、减振的控制研究。,回2页,a)动力放大作用(强度、疲劳检算、稳定等),b)铁路,桥梁,u=a/(
3、b+L),式中L计算跨径或相应内力影响线荷载长度,a,b因桥梁种类不同而不同的常数,回上目录,a)平稳性表示车辆的振动性能,b)平稳性的主要指标,1、车体振动加速度幅值,2、舒适度指标(a, f ),c)舒适度的指标,回上目录,斯佩林指标 、 Janeway指标、ISO2631评定法等。,平稳性与振动有关,反映旅客舒适度与货物损坏程度,a)桥梁设计刚度与车辆运营平稳性和桥梁冲系数有很大关系 ,但确定控制刚度设计标准主要由平稳性控制 。,我国公路、铁路桥梁设计竖向挠度允许值,b)轨道桥梁还须考虑横向刚度(振幅),回上目录,抗脱轨安全度 (车辆运行安全性标准) 脱轨系数Q/P 、减载率P/P 和轮
4、对横向力Q新建时速200公里客货共线铁路设计暂行规定(铁建设函2005285号) 铁道车辆动力学性能评定和试验鉴定规范(GB5599-85),回上目录,桥上评判标准:,容许限度,危险限度,a)常量移动力 简谐变化移动力过桥 移动质量过桥 弹簧质量过桥 整车模型过桥,b)竖向振动 横向振动 空间振动,c)桥梁动力响应 车,桥耦合动力响应d)试验 试验与理论(原型试验和现场实测) 研究方法(理论分析与试验的结合): 用试验结果验证理论模型的正确性,用验证过的、正确的理论模型进行仿真分析,研究各种参数对振动影响,分析各种运营条件下列车、桥梁的安全性。,回上目录,返回,运动微分方程(偏微分方程):,解
5、析解:振型分解法(分离变量法),下一页,移动解谐荷载作用模型,古典理论,下一页,特征:常系数线性微分方程。,主要问题:不考虑质量。,解答:如不考虑阻尼,可解得。,适用范围:车体质量与梁体质量相比很小的情况,回上目录,a)运动微分方程:,b)特征:考虑了质量惯性力,但方程是变系数的,只能采用数值解,下一页,移动质量作用模型,古典理论,回上目录,a)运动微分方程:,b)特征:变系数,只能数值解,能部分地反映车体的动力响应,下一页,考虑簧上质量作用的车辆一系悬挂模型,回上目录,a)揭示车桥振动的一些内在规律和机理(如影响因素等),b)应用:主要还是靠试验,c)局限性:只考虑简支梁,不涉及横向振动,不
6、考虑车体的动力响应等。,回上目录,外部激励: 风荷载 地震荷载 列车以一定速度过桥的重力加载 列车在曲线桥上运行时的离心力荷载,内部自激激励: 轨道不平顺 车辆蛇行运动 轮对偏心,回上目录,轨道不平顺,下一页,轨道不平顺功率谱,轨道不平顺功率谱密度函数从统计上反映了轨面不平顺的波长、振幅的信息。它是从大量的随机不平顺信号中提炼出其特征信息而建立起来的。,下一页,美国轨道不平顺功率谱密度函数表达式,高低不平顺方向不平顺轨道水平及轨距不平顺,S()功率谱密度空间频率Av 、Aa 、Ac粗糙度常数c、s 截断频率 k系数,一般取为0.25,下一页,轨道不平顺特点,输入方法: 现场实测;功率谱密度函数
7、模拟。桥上线路轨道不平顺 线路; 明桥面 道碴桥面轨道不平顺对车桥动力分析的结果影响很大。,下一页,美国轨道5级谱模拟的随机不平顺样本(不平顺波长范围为1-50m),回上目录,车辆蛇行运动,左轮滚动半径:,右轮滚动半径:,下一页,车辆蛇行运动,轮对蛇行运动构架人工蛇行波蠕滑理论,回上目录,轮对蛇行运动,每一个轮对与轨道间的蛇行运动采用下式模拟: , i=1,2,n 其中A i和i为轮对蛇行运动的幅值和初相角, ls为轮对的蛇行运动波长,均为随机数。v、t分别为列车运行的速度和时间。振幅A 、 l根据实测值定出客车在0 5mm、0 15m,货车在0 3mm、0 11m之间随机变化。单轮对的蛇行波
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