基于界面接触算法的车桥耦合动力学分析.pdf

《基于界面接触算法的车桥耦合动力学分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第30卷第4期2017年4月中国公路学报ChinaJ．Highw．Transp．V01．30No．4Apr．2017文章编号：1001—7372(2017)04一0052一07基于界面接触算法的车桥耦合动力学分析樊建平，吴盂畅，胡隽，廖碧海(华中科技大学土木工程与力学学院，湖北武汉430074)摘要：考虑轨道不平顺及其可能引起的跳车现象，采用接触算法中的罚刚度法，在接触力与接触面之间建立了力与位移之间的线性关系。通过合理调整罚刚度值，有效控制穿透距离，将计算中迭代次数控制在合理范围之内，避免了病态刚度矩阵，使得计算结果趋近

2、于真实值。利用精细积分技术，在时间域内进行参数离散化处理，构造时间差分格式，利用直接积分法和对应的初始条件，得到结构位移、速度和加速度关于时间递推的表达式。为提高计算效率，并保证计算结果的收敛性，将整体分析过程划分为2个子模型(移动力模型，刚性梁模型)。在给定收敛性准则的基础上，采用循环迭代技术进行数值求解；借助于MATLAB平台完成了上述车桥耦合动力学分析的编程。数值分析结果表明：当轨道平顺时，所提算法结果与Hertz弹簧模型结果高度一致；同时考虑单跨和三跨刚构桥，存在加减速度情况时，所提算法结果与Hertz弹簧模型结果

3、完全一致，证明了所提算法的可靠性；考虑轨道不平顺时，所提算法结果与Hertz弹簧模型结果具有相同的变化规律，但数值偏高，反映了跳车冲击力的动力效应；对于行驶在桥梁上的多车情况，特别是轨道不平顺情况下，车辆跳起和下落冲击是客观存在的，采用所提的界面接触法能够真实地模拟车桥动力学耦合工况。关键词：桥梁工程；车桥耦合；界面接触算法；车辆模型；不平顺；接触分析；跳车现象中图分类号：U441．3文献标志码：ADynamicAnalysisofVehicle—bridgeInteractionBasedonInterfacialCon

4、tactAlgorithmFANJian—ping，WUMeng—chang，HUJun，LIAOBi—hai(Sch001ofCivilEngineering&Mechanics，HuazhongUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430074，Hubei，China)Abstract：Consideringtherailirregularityandvehiclejumpingphenomenoncausedbyirregularity，linearrelationshipoff

5、orceanddisplacementwasestablishedbetweennormalcontactforceandcontactsurfacebasedonthepenaltystiffnessalgorithmoftheinterfacialcontactmethod．Accordingtotheadjustmentofpenaltystiffnessvalueandtheeffectivecontr01ofpenetrationdistance，theiterationtimesinthecalculation

6、werecontrolledwithinareasonablerange．Thepath0109icalstiffnessmatrixwasavoidedeffectivelyandcalculationresultstendedtobeactualvalues．Utilizingpreciseintegrationtechn0109y，parametersintimedomainwerediscretizedandthetimedifferenceschemewasconstructed．Timerecursiveexp

7、ressionswithrespecttothestructuraldisplacement，velocityandaccelerationwereobtainedintermsofdirectintegrationandthecorrespondinginitialconditions．Inordertoimprovethecomputational收稿日期：2016一04—20基金项目：国家自然科学基金项目(51678264)作者简介：樊建平(1957一)，男，湖北武汉人，教授，博士研究生导师，工学博士，E—mail：

8、jpfan@mail．hust．edu．cn。通讯作者：廖碧海(1972一)，男，江西宁都人，副教授，工学博士，Email：liaobh@hust．edu．cn。第4期樊建平，等：基于界面接触算法的车桥耦合动力学分析53efficiencyandensuretheconvergenceofthecalc