跨座式单轨曲线梁桥车桥耦合随机振动分析

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1、国内图书分类号：U239.3密级：公开国际图书分类号：西南交通大学研究生学位论文跨座式单轨曲线梁桥车桥耦合随机振动分析年级二O一五级姓名陈雅兰申请学位级别工学硕士专业桥梁与隧道工程指导老师晋智斌副教授二O一八年五月ClassifiedIndex:U239.3U.D.C:SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisAnalysisofvehicle-bridgecouplingrandomvibrationoncurvebridgeofstraddlemonorailtransitGrade:2015Candidate:ChenYala

2、nAcademicDegreeAppliedfor:MasterDegreeSpeciality:Bridge&TunnelEngineeringSupervisor:AssociateProf.JinZhibinMay.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要本文基于车辆——轨道耦合动力学基本原理，研究了跨座式单轨交通系统与曲线轨道梁的耦合振动问题，建立了相应的车桥耦合振动模型。模型中充分考虑各轮胎的侧偏性能，并且在该模型中，采用虚拟激励法将轨道不平顺引起的随机振动问题转化为简谐荷载作用下的瞬态响应问题。本文进行了如下几个方面的工作:1、建立了空间的三维跨座式单轨车辆模

3、型和空间曲线轨道梁模型。根据lagrange方程建立跨座式单轨交通系统的车辆运动方程，推导车辆的刚度矩阵和阻尼矩阵；采用模态综合法建立空间曲线轨道梁的振动方程；通过直线与曲线之间移动坐标系的坐标变换，解决车辆通过曲线轨道梁时的几何关系。2、充分研究了走形系统各轮胎的性能，考虑各个轮胎的侧偏力，建立了合理的轮轨作用力模型。3、根据虚拟激励法的原理，开展了跨座式单轨交通车辆——轨道梁时变系统的垂向随机动力研究。主要是将轨道不平顺假设成为多点相干的平稳随机过程，采用虚拟激励法将随机的轨道不平顺转化为一系列的简谐荷载，最后利用全过程迭代法来求解耦合振动方程。4、编制了跨座式单轨交通系统曲

4、线轨道梁的车桥动力耦合随机振动的计算程序。利用Midas建立曲线轨道梁的模型，进行自由振动分析，提取各节点的振型向量，利用Newmark-法进行桥梁时程分析；lagrange方程组集车辆的刚度矩阵和阻尼矩阵，利用Newmark-法进行车辆时程分析；最后利用全过程迭代法实现车桥耦合系统方程的求解。5、根据计算程序的结果，进行跨座式单轨曲线轨道梁的车桥耦合确定性分析和随机分析。关键词：跨座式单轨交通；曲线轨道梁；随机振动；模态综合法；虚拟激励法西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractBasedonthebasicprincipleofvehicle-trackcou

5、plingdynamics,thispaperstudiesthestraddle-typemonorailtrafficsystemandthecoupledvibrationofcurvedtrackgirder,andestablishesacorrespondingvehicle-bridgecoupledvibrationmodel.Themodelfullyconsiderstheside-biasperformanceofeachtire,andinthismodel,thepseudoexcitationmethodisusedtotransformtherand

6、omvibrationproblemcausedbytrackirregularityintothetransientresponseproblemundersimpleharmonicloads.Thisarticlehascarriedoutthefollowingaspectsofwork:(1)Athree-dimensionalstraddle-typemonorailvehiclemodelandaspatialcurvedtrackbeammodelhavebeenestablished.Basedonthelagrangeequations,thevehiclem

7、otionequationofthestraddle-typemonorailtransportationsystemisestablished,andthestiffnessmatrixanddampingmatrixofthevehicleareobtained.Themodalsynthesismethodisusedtoestablishthevibrationequationofspacecurvetrackbeam.Throughthecoordinatetransf