匀速简谐力作用下简支梁的动态响应

对于铁路桥梁,机车通过时,车道不平顺及驱动轮重量的不平衡产生的荷载效应是一种移动的简谐力。在移动荷载作用下桥梁运动方程的基础上,利用大型有限元软件ANSYS,考虑移动荷载质量、速度和桥梁高阶固有频率的影响,对匀速移动简谐力作用下简支梁动态响应进行了研究。结果表明:最大动挠度都发生在跨中位置附近,跨中节点位移与简谐力的频率有关。     

均布荷载下钢筋混凝土梁非线性有限元分析

通过对一钢筋混凝土简支梁的分析，利用大型通用有限元软件ANSYS对其在均布荷载作用下的力学性能进行模拟，并对计算结果进行了分析比较，以促进均布荷载下钢筋混凝土简支梁的力学性能的研究。     

爆炸荷载作用下弹性梁的能量解析法分析

爆炸荷载作用下结构的分析分为两类:波动理论和振动理论.因为爆炸荷载持续时间非常短暂,并且应力波在结构构件中的传播非常迅速,所以爆炸荷载作用下结构构件的反应主要以整体振动为主.根据爆炸荷载持续时间与结构构件特征周期的比例关系,结构构件在爆炸荷载作用下的反应可以分为脉冲荷载区、准静态荷载区和动态荷载区.本文作者根据能量守恒基本原理,推导了弹性简支梁在爆炸荷载作用下的基本计算公式,重点研究了动态荷载区弹性简支梁的反应特征,并提出了荷载时间系数的概念.通过大量的有限元分析,得到了弹性简支梁荷载时间系数在不同荷载区的计算公式,为弹性简支梁的抗爆分析提供了理论依据.     

岩溶地区动荷载下隧道的稳定性分析

针对岩溶地区动力荷载下新建隧道的动力响应进行研究。基于Abaqus有限元软件,建立了地下移动荷载作用下的溶洞-衬砌-隧道三维耦合模型。对比分析了无荷载、集中静荷载和集中移动简谐荷载下的地下隧道动应力响应。研究了地下移动荷载作用下溶洞与隧道边距和溶洞尺寸的影响。     

基于ANSYS的钢筋混凝土梁极限承载力分析研究

本文基于ANSYS有限元软件建立钢筋混凝土简支梁，对其进行了集中荷载作用下的极限承载力非线性分析。计算结果表明，运用ANSYS软件中的混凝土材料Solid65单元和杆单元Link8组合使用，模拟简支梁极限承载力可以得到令人满意的结果。     

铁路简支梁桥动力响应数值分析与实测验证

以某铁路简支梁桥为工程背景,基于有限元软件ANSYS实现了列车荷载作用下简支梁桥自振特性分析与动力响应计算,并利用现场实测加速度响应对有限元计算结果进行了验证。基于验证后的有限元模型,研究了跨径、车速及车重等关键因素对铁路简支梁桥动力响应的影响,采用移动荷载模型分析该简支梁桥在列车荷载作用下的动力响应。结果表明:简支梁桥自振频率及加速度特征值与有限元计算值总体上吻合较好,但由于现场实测存在多种环境因素干扰,局部对比结果存在差异;有限元计算的加速度平均值大于现场实测值,但幅值相差不大且都呈周期性变化;桥梁1阶及3阶自振频率的实测值与有限元计算值较为接近;跨径、车速及车重等关键因素均对桥梁动力响应产生一定影响,随着列车车速的提高,简支梁桥动力响应明显增加,列车驶离桥梁后,桥梁自由振动的振幅随车速的提高显著增大;简支梁桥跨径与车重均对跨中截面挠度影响显著,在设计过程中应予以重视;所得结论可为铁路桥梁的动力性能评价提供参考。     

基于小波多分辨率分析的简支梁损伤识别方法研究

基于小波多分辨率分析的方法,根据移动载荷作用下简支梁动态响应特性,利用梁上一点振动信号对裂纹梁进行损伤识别。移动载荷经过梁上裂纹处时,必然导致梁响应时间历程曲线的奇异性,这种奇异性不能直接被观察到,但是可以通过小波多分辨率分析进行识别。利用有限元Ansys软件的瞬态分析方法进行裂纹梁移动载荷作用下的损伤识别数值模拟,通过梁上某一点挠度、速度和加速度的振动信号,利用小波多分辨率分析有效地识别出单个及多个裂纹,同时扩展到多个同向和相向移动载荷作用下裂纹梁的损伤识别。     

移动荷载作用下曲线轨道振动响应解析解研究

将曲线轨道模拟为周期性离散支撑的曲线Timoshenko梁,首次推导了移动荷载作用下曲线轨道平面外振动的响应解析解。首先以Duhamel积分为基础,应用动力互等定理,得到沿曲线移动荷载作用下,半无限弹性空间体上任意点动力响应的一般表达式;然后在该式的基础上,针对轨道结构的周期性支撑特点,将荷载沿钢轨的移动问题转化为拾振点以轨枕间距为周期反方向跳跃式移动与荷载只在一个轨枕间距内移动的组合问题。以此,将一个频域积分问题转化为拾振点频域周期解的叠加问题,从而得到了曲线轨道在移动荷载作用下动力响应的解析解。曲线梁的传递函数用传递矩阵法求解。通过对曲线简支梁在移动荷载下振动响应的求解,验证了计算模型的正确性;对比曲线轨道和直线轨道在移动荷载下的振动响应结果,发现:相同荷载条件下,曲线轨道的振动响应大于直线轨道的响应,轨道振动响应频谱与荷载速度密切相关,并且曲线轨道的响应频谱更为丰富。     

扭转支撑下简支梁弯扭屈曲分析

采用能量变分法建立了集中荷载作用下扭转支撑简支梁弯扭屈曲的总势能方程,同时引入无量纲参数,提出了集中荷载作用下扭转支撑简支梁无量纲临界弯矩计算公式。然后,采用ANSYS有限元分析软件进行验证,分析解与理论解吻合良好,因此,提出的公式可为简支梁设计和稳定研究提供参考。     

车辆荷载下连续刚构桥冲击系数分析

为了研究桥梁在移动车辆荷载作用下的动力特性和冲击系数,以某连续刚构桥为计算实例,采用有限元软件Midas/Civil建立桥梁结构的有限元模型,将车辆荷载近似模拟为三角形荷载,用时程分析法分析了车辆荷载作用下连续刚构桥的动力响应特征,分析了车辆在不同车速、不同车重作用下车辆荷载因素对连续刚构冲击系数的影响规律,并提出相应的结论,为桥梁结构在移动车辆荷载作用下的安全性、适用性提供参考依据。     

轴向运动梁的热弹稳定性

研究了轴向运动矩形截面梁在温度载荷作用下的动力稳定性问题,利用达朗伯原理,建立了轴向运动梁在温度载荷作用下的运动微分方程,采用Galerkin法得到梁的特征方程,对两端简支边界条件下梁的无量纲复频率进行了数值计算,分析了梁的无量纲温度载荷对其横向振动固有频率及稳定性的影响。     

飞机荷载作用下非均匀道基动力响应分析

针对山区机场道基沿跑道方向挖填交替的特点,通过沿跑道横向Fourier变换,提出适用于飞机移动荷载作用下山区机场跑道动力响应分析的半解析有限单元法,导出相应的有限元列式,编制有限元分析程序,通过算例验证方法及程序的正确性。分析单轮荷载移动速度、机场道面结构形式以及挖填交替非均匀道基形式对道基土体动应力的影响。结果表明：道基土体动应力路径呈蛋形,各动应力分量的峰值小于单轮静压力的2%;随着荷载移动速度加快,土体动应力路径逆时针偏转,动应力峰值和影响深度明显增加;与刚性道面结构相比,柔性道面结构下土体动应力沿跑道纵向和横向衰减快,但动应力峰值和影响深度更大;挖填交替界面附近土体动应力集中,集中系数达约1.4。     

预应力简支梁桥在移动荷载作用下的非线性动力特性分析

考虑预应力梁的剪切变形和几何非线性,建立梁的动力学基本方程式,应用增量谐波平衡法,分析计算梁在预应力作用下的横向振动问题。通过实例计算,得到梁在移动车辆荷载作用下的幅频响应曲线和力与位移的非线性响应关系,并给出了外激励频率不同且初始预加力变化时动挠度的变化规律。计算结果表明,梁非线性位移明显大于线性位移,且荷载与位移呈明显非线性关系,非线性因素的影响不可忽略;施加预应力可以提高梁的动抗弯刚度,减少梁的动挠度值。为预应力混凝土桥梁的设计和动力特性分析提供一定的理论依据。     

冲击荷载作用下热轧H型钢梁数值模拟研究

为了研究热轧H型钢梁在冲击荷载作用下的力学性能与破坏形式,对H型钢梁的冲击试验建立精细化有限元模型,再与试验结果进行对比,验证有限元模型的准确性。基于有限元模型分析冲击荷载作用下钢梁的荷载重分布和内力变化。之后开展拓展参数分析,研究钢材强度、锤头几何形状、有无局部加固、冲击位置、边界条件对钢梁抗冲击性能的影响。结果表明:冲击荷载作用下,钢梁出现局部屈曲,并在响应结束阶段承受不对称剪力,其主要破坏形式为局部屈曲和扭转变形; 提高钢材强度,相应钢梁整体抗冲击性能得到增强; 改变锤头几何形状,导致接触刚度改变,冲击力时程曲线出现变化; 在冲击区设有局部加固可以提高冲击区的刚度以及稳定性,钢梁抗冲击能力得到提升; 当冲击位置靠近支座时,冲击力出现至支座反力出现的时间间隔缩短,钢梁能更好地抵抗冲击荷载造成的破坏; 当钢梁边界条件由铰接改为刚接时,由于钢梁长度增加受惯性荷载影响增大,并且由于支座对梁体约束减弱,冲击力整体大幅降低,梁跨挠度增大。     

抛物线拱桥在移动荷载作用下的动力响应分析

建立抛物线双铰拱桥的强迫振动的运动微分方程,分析了拱桥在移动荷载作用下的横向振动问题,将运动微分方程解耦,得到拱桥在移动荷载作用下振动时的动力响应并加以分析,通过实例计算,得到了拱桥在移动荷载不同行驶速度时的动力挠度曲线,并进行了比较分析。     

简支梁桥在车辆荷载谱作用下的动力分析

编制程序VLS(Vehicle Load Spectrum)构造随机车辆荷载谱,利用有限元方法将不同运行状态下的随机车辆荷载谱加载于简支T型钢筋混凝土梁桥上,模拟桥梁在车辆荷载通过时的动力响应,得出了桥梁的位移时间历程曲线,同时分析了车速对桥梁冲击系数的影响。分析表明:车辆荷载谱作用下桥梁偏载作用明显;车流方向对桥梁振动的影响不大;密集运营状态下桥梁挠度是一般运营状态下的1.35倍左右;车速对桥梁冲击系数的影响非常复杂,冲击系数曲线在车辆高速和低速时均有峰值出现,总体上呈波动上升趋势。     

某立交桥匝道曲线梁结构动力特性检测及分析

对某立交桥匝道曲线梁进行动力荷载试验,分析了结构的振型、自振频率、冲击系数等动力特性,以及结构的动应变、加速度等动力反应,建立了匝道曲线梁的空间有限元模型并进行了分析,试验结果与有限元分析结果基本一致,表明匝道桥能满足通车以后安全运营的性能要求。     

车辆横移过程中高层立体停车结构动力响应分析

采用大型通用有限元软件ANSYS中的APDL语言编程建立了高层立体停车结构的多尺度三维有限元模型,利用生死单元技术实现了移动质量沿梁匀速移动以模拟车辆沿梁的水平横移过程;对横梁动力特性进行了详细分析,得到了正常运行状态下横梁的动力响应放大系数,并进一步考察了移动质量与横梁间相互作用刚度、移动质量及移动速度等参数变化对横梁动态响应的影响规律,最后探讨了车辆横移情况下整体结构动力响应特性。结果表明:车辆横移过程引起的结构整体振动响应很小,可忽略不计;横梁的动力放大系数在1.4～1.7之间,应重点关注。     

下承式钢管混凝土系杆拱桥的冲击系数研究

以泰兴滨江大桥为例,根据下承式钢管混凝土系杆拱桥的结构特点,采用大型通用有限元软件ANSYS对该桥进行有限元离散。采用梁单元beam4模拟钢管混凝土拱肋（内部混凝土及外部钢管）、系杆及横梁等构件,用杆单元Iinks模拟吊杆,用壳单元she1163模拟桥面铺装层,用实体单元solid45模拟桥面系的预制空心板部分,建立了系杆拱桥的空间计算的有限元模型,进行模态分析,得到各阶自振频率及振型。建立四分之一车辆模型作用下的拱桥车桥耦合振动模型,并利用MATLAB语言编制程序,分析了移动车辆荷载作用下下承式钢管混凝土系杆拱桥的响应,系统地得到了该桥在不同车速,不同车道,不同阻尼,不同路况的振动响应等力学性能。本文所得出的主要结论和有关研究成果可为大跨度钢管混凝土系杆拱桥设计时的冲击系数取值,研究车辆对系杆拱桥的冲击性能和后期桥梁养护确定荷载效应分析提供参考。