【摘要】：隨著公路、鐵路運(yùn)營(yíng)里程的迅速增加和車輛運(yùn)行速度的大幅提升,車輛與結(jié)構(gòu)的動(dòng)力相互作用問(wèn)題得到了廣泛關(guān)注。一方面,運(yùn)行車輛對(duì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力沖擊作用引起橋梁強(qiáng)迫振動(dòng),對(duì)結(jié)構(gòu)的工作狀態(tài)和使用壽命產(chǎn)生直接影響,另一方面,結(jié)構(gòu)的振動(dòng)又反過(guò)來(lái)影響運(yùn)行車輛的安全性和平穩(wěn)性。特別是在地震多發(fā)區(qū)或跨海峽路段,車-橋耦合動(dòng)力系統(tǒng)還有可能受到地震或強(qiáng)風(fēng)等外部偶然強(qiáng)激勵(lì)荷載的影響,此時(shí)的車-橋耦合動(dòng)力系統(tǒng)在外部激勵(lì)作用下將進(jìn)行多維的空間運(yùn)動(dòng),即包括三個(gè)平動(dòng)和三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)分量。為解決在傳統(tǒng)慣性參考系下分析此問(wèn)題的不足,本文基于非慣性參考視角,建立了非慣性參考系下三維空間梁的車-橋耦合動(dòng)力相互作用模型,利用哈密頓變分原理及車輛動(dòng)力平衡關(guān)系,得到車橋z1合系統(tǒng)的非線性運(yùn)動(dòng)控制微分方程組,研究了外部強(qiáng)激勵(lì)作用下直梁和曲梁的車-橋耦合振動(dòng)響應(yīng)特征。首先,文章介紹了車橋耦合振動(dòng)問(wèn)題在當(dāng)今社會(huì)建設(shè)發(fā)展中重要的研究意義和研究?jī)r(jià)值,簡(jiǎn)述了國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)車橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研究成果,并針對(duì)傳統(tǒng)研究方法在分析發(fā)生空間運(yùn)動(dòng)的車-橋耦合系統(tǒng)時(shí)存在的不足提出了新的研究觀點(diǎn)。其次,在現(xiàn)有研究理論基礎(chǔ)上,基于非慣性參考視角,建立了非慣性參考系下的三維空間梁的車橋耦合動(dòng)力學(xué)模型,采用哈密頓變分原理和車輛動(dòng)力平衡關(guān)系,結(jié)合車輛與橋面運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的接觸狀態(tài)關(guān)系,得到了非慣性參考系下車橋耦合動(dòng)力系統(tǒng)的一般運(yùn)動(dòng)控制方程。通過(guò)算例分析,對(duì)由外部強(qiáng)激勵(lì)引起橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)、車輛與橋面發(fā)生瞬時(shí)脫離運(yùn)動(dòng)以及空間曲線橋梁的車橋z1合動(dòng)力響應(yīng)特征進(jìn)行了研究,并探討了不同的車輛與橋梁參數(shù)對(duì)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)的影響。在文章最后,對(duì)本文的研究進(jìn)行了總結(jié),并對(duì)非慣性參考系下的車橋耦合振動(dòng)問(wèn)題的研究方向提出了展望。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U441.3
【圖文】：

標(biāo)系相對(duì)于慣性坐標(biāo)系的位移和角速度，邋＜則為慣性坐標(biāo)系下的基向量。逡逑２．３梁體幾何關(guān)系及彈性本構(gòu)關(guān)系逡逑考慮如圖２．１所示彈性矩形截面梁，其長(zhǎng)度為／，橫截面積為Ｊ，質(zhì)量密度為Ｐ，逡逑相對(duì)坐標(biāo)系￥置于中性面。針對(duì)大跨度柔性梁結(jié)構(gòu)，采用Ｅｕｌｅｒ－Ｂｅｍｏｕｌｌｉ梁理論，貝ＩＪ逡逑梁結(jié)構(gòu)內(nèi)任意一點(diǎn)〃在任意時(shí)刻（沿三個(gè)坐標(biāo)軸方向的位移分量可以表示為逡逑１１逡逑

邐Ｔｉｍｅ邋Ｃｔ）逡逑圖３．１．跨中橫向位移時(shí)程邐圖３．２．車體位移時(shí)程逡逑圖３．３、圖３．４為梁體跨中橫向振動(dòng)及車體加速度時(shí)程圖。從圖中可以看出，在計(jì)及高階逡逑模態(tài)的影響時(shí)，梁體跨中橫向振動(dòng)加速度相比于參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了明顯波動(dòng)現(xiàn)象，車逡逑體加速度較參考文獻(xiàn)的計(jì)算結(jié)果更為平穩(wěn)，加速度峰值有所降低�；谏鲜龅膶�(duì)比分析，逡逑可以表明基于本文計(jì)算方法的正確性。逡逑０．４邋．邋．邋．邋．邋．邋■．邋丨——－｜邐０．２邋—邋：邋：邋，邋，邋■，邋｜邋——ｎ逡逑ｊｉ邋邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ邐，、，邋邋ｐｒｅｓｅｎｔ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ逡逑０．３邋；邐－邋－邋－邋ｐｒｅＷｏｕｓ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ邐ｎ邋４Ｃ邐ｐｒｅ＼ｉｏｕｓ邋ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ逡逑１：邋ｂ邋ｎ邋ＩＴ：邋ｒ邋＾邐Ａ邋Ａ邋Ａ邋■逡逑ｈ邋Ｕ邋Ａ邋」：／ｖ逡逑＾邋ｖ邋ｖ邋ｆ邋ｉ邋％邋ｙ逡逑－０．４邋１邋１邋１邋■邋１邋１邋１邋：邋邋？0邋１５邋１邋Ｉ邋［邋１邋Ｉ邋Ｉ邋！邋！邋＇逡逑０邐０．１邐０．２邐０．３邐０．４邐０．５邐０．６邐０．７邐０．８邐０．９邐０邐０．１邐０．２邐０．３邐０．４邐０．５邐０．６邐０．７邐０．８邐０．９逡逑Ｔｉｍｅ邋（ｓ）邐Ｔｉｍｅ邋（ｓ）逡逑圖３．３？跨中橫向加速度時(shí)程圖３．４．車體加速度時(shí)程逡逑３．３．１梁結(jié)構(gòu)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)速度對(duì)車－橋耦合系統(tǒng)動(dòng)力響應(yīng)的影響逡逑考慮轉(zhuǎn)速對(duì)系統(tǒng)的影響，取行車速度ｖ邋＝邋２７．７８ｍ／ｓ，系統(tǒng)作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，分別考慮轉(zhuǎn)逡逑動(dòng)角速度在取０

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本文編號(hào)：2805978