基于Matlab的车桥耦合时变系统动力响应分析

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1、中南大学硕士学位论文基于Matlab的车桥耦合时变系统动力响应分析姓名：陶胜利申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：黄方林20090401摘要时变结构的动力响应研究是结构动力学的前沿课题，目前还很不成熟。但大型柔性空间结构、高速飞行器和高速车辆等实际工程又有迫切的需要。为此，本文结合国家自然科学基金“高速货车超偏载轮重扫描监测方法关键技术研究(批准号：50675230)"项目对车桥耦合时变系统进行了研究，主要工作内容包括：1、系统回顾了车桥耦合振动研究进展，并以简支梁为对象，在建立了车桥耦合振动方程的基础上，以车桥接触点接触力和位移协调为条件，得出车速变化过程中的车桥共

2、振点，可为车辆过桥限速提供理论分析支持。2、为求解时变特征下的车桥耦合振动方程，本文利用Matlab的数值计算功能，结合Runge．Kutta法微分方程数值求解原理，基于Matlab平台编制了基于ODE系列函数求解系统运动方程组的二次开发函数，只需简单的调用语句就可以实现移动荷载作用下车桥耦合时变系统振动响应问题的复杂求解。3、基于车桥耦合时变系统振动模型，分析计算了车辆在典型路面不平顺状态下桥梁振动响应，初步研究了车辆上桥不同初始条件的影响，简要分析了其他车桥耦合振动影响因素。．4、提出了利用插值振型函数法来获得多跨连续梁的振型函数的方法。建立车一连续梁桥耦合振动方程，利

3、用有限元分析软件Ansys对连续梁进行模态分析并将连续梁有限元模型自由度进行大幅缩聚成数个自由度动力学模型，并保持二者前几阶振型一致。基于Matlab数学分析软件模拟连续梁振型函数，利用ODE系列函数的二次开发函数来求解连续梁车桥耦合振动方程。关键词：时变系统，耦合振动，移动荷载，ODE函数，MatlabABSTRACTAsacurrentIssueofthestructuraldynamics，theresearchondynamicresponsesofthetime—varyingstructureisveryimmature．Butinrecentyears，ith

4、asbecomeanurgentdemandtosolvedynamicproblemsinflexiblespacestructure，highspeedaircraft，high-speedvehicle，etc．Combinedwiththeproject“Researchonkeytechniquesofscanningandmonitoringultra-unevenwheelloadofhigh—speedvan’’financedbytheNationalScienceFoundationfNo．50675230)，time-varyingresponseso

5、fvehicle—bridgecouplingsystemarestudiedinthispaper．Themaincontentsaredetailedasfollowing：1．Thedevelopmentsoftheresearchonvehicle—bridgevibrationarereviewed．Forasimple·supportedbeamthevehicle—bridgevibrationequationsareestablished．Accordingtothecoordinationofforcesanddisplacementsonthesamep

6、ointsinthevehicleandthebridge，theresonantpointsundervariantvehiclespeedareobtainedwhenthevehiclepassingbridge．Theseresonantpointsca．nprovidesometheoreticalreferencestolimitthevehiclespeed．2．Tosolvethetime—varyingvehicle-bridgevibrationequations，theseconddevelopmentofODEfunctions，whichareus

7、edtosolvethedifferentialequations，isprogrammedontheMatlabplatformbasedonRunge—Kuttatheory．Thecomplicatedvibrationresponsesofthetime--varyingvehicle--bridgesystemundermovingloadsCanbesolvedonlybysimplecallstatementsfromfunctionlibrary．3．Basedonthevibrationmodel