多工况车辆荷载下嵌入式压电传感路面结构动态响应分析

嵌入式智能装置与路面结构在车辆荷载作用下的动态响应对其服役性能和使用寿命意义突出。为此,采用1/4车辆振动模型,构建车辆动荷载作用下的嵌入式压电系统-路面结构有限元模型。基于足尺加速加载试验路段实测应变数据和文献振动数据,对有限元模型的响应结果进行了验证;进一步考虑了不同车辆轴载、车速和路面平整度等工况下,嵌入式路面结构的动态响应变化和压电系统的电压峰值输出。结果表明,路面结构的竖向加速度峰值、嵌入式压电系统的输出峰值随着车辆荷载的增加而增加,线性度良好;超载带来的横向应变峰值变化和竖向应变拉压交替峰峰值变化,需重点考虑;行驶速度对路面的振动和应变响应影响明显,均不为单调变化;随着路面等级从A级降为C级,路面各结构层平均竖向加速度从-10×10^-3g增加到-39×10^-3g,其中深度200 mm以内的三向振动增幅最为明显。该研究为嵌入式压电系统的实际应用和布置优化提供了支撑,也为智能道路的长期服役性能分析提供了依据。     

路面结构的动态响应分析研究

动态荷载作用下路面结构的响应分析研究越来越受到人们的重视.将比例边界元方法引入路面结构的动态响应求解,并与有限元方法进行对比分析.工程实例的计算结果表明,比例边界元法具有计算简单、精度高等优点,对路面结构的动态响应分析较为适用.     

重载动力荷载下水泥砼路面的力学响应分析

为研究动力荷载下水泥砼动力响应的规律,在修筑的试验路段上,以重型运输车辆为加载设备,通过在混凝土板中埋入应变传感器,获得行驶车辆荷载作用下板内测量应变,分析实际车辆荷载作用下水泥混凝土路面板内的应变状态,对动态多联轴车辆荷载作用下的路面板内的力学响应做初步探讨。     

列车动荷载作用下采空区上地层响应分析

针对处于相对平衡状态的废弃采空区上覆围岩重新“活化”,使裂隙带岩体再压密、地下残留空隙再冒落,导致地表产生二次沉降的问题,通过对采空区上方铁路动荷载作用稳定性综合评价,得出采空区上方围岩、地层的二次沉降问题.通过GTS建立模型分析,得到采空区上方地表的下沉曲线,由此对铁路安全性给予评估.     

移动荷载下梁索组合结构瞬态响应分析

为验证波动理论在求解梁索组合结构自振特性和冲击响应问题中的适用性,初步探讨移动荷载下弹性波在结构中的传递特征,从铁木辛柯梁的横向振动微分方程和拉索的纵向波动方程出发,推导了移动荷载作用下梁索组合结构的动力学响应函数,通过构造回传路径矩阵,得到结构响应的波动解。为解决传统回传路径矩阵法（MRRM）在计算弯曲波传递过程中回传路径矩阵求逆困难的问题,基于离散傅里叶变换思想(DFT),推导出结构瞬态响应的级数解,用试验和有限元数值算例对改进后的MRRM法进行验证。结果发现,在30km/h的车速下,本文算法计算得到的跨中最大动应变和有限元结果偏差为5%,与试验结果相比偏差8%;40km/h的车速下,理论最大值与有限元偏差为4%,与试验结果相比偏差9.8%。最后,以梁索组合结构为研究对象,本文算法计算得到的结构前五阶自振频率与有限元结果最大偏差为0.29%,前二阶自振频率偏差为0%。进一步分析移动荷载下,梁索组合结构的波动响应特点,将理论结果与有限元数值结果进行比对,结果具有较高的吻合度。可推知,本文算法在计算移动荷载下桥梁结构的瞬态波动响应方面具有较高的可靠性。通过结构频谱分析,发现移动荷载下,铁木辛柯梁中弯曲波主要为频率分量低于结构2倍自振频率的低频响应。进而在改进后的MRRM基础上,探索基于结构自振特性的频域合理选取准则,进一步提高MRRM法求解波动响应的计算效率。     

基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别

针对时间跨度大的动荷载识别问题,提出基于Frobenius范数矩阵正则化的结构动荷载识别新方法。时域上,采用移动时间窗提取结构动态响应,按列依次组织形成响应矩阵。考虑结构初始条件影响,基于线性叠加原理推导矩阵形式下的结构输入-输出函数关系式。为保证识别结果的强噪声鲁棒性,引入Frobenius范数矩阵正则化建立结构动荷载识别基本公式,并加以求解分析。以梁式结构为例,采用数值仿真与模型试验共同验证所提出的动荷载识别新方法的有效性和可行性。结果表明:在考虑工况中,所提的动荷载识别方法能有效反演作用于结构上的长时间动荷载,且具有强噪声鲁棒性。     

神经网络用于结构动荷载识别的研究

本文讨论了神经网络用于结构动荷载识别方法．通过系统输入及输出，建立系统的仿真模型．然后时结构的动荷载进行识别，时解决非线性辩识问题作了有益的探讨．具有一定的实用意义．     

神经网络用于结构动荷载识别的研究

本文讨论了神经网络用于动荷载识别方法，通过系统输入及输出，建立系统的仿真模型，然后对结构的动荷载进行识别，对解决非线线性辨识问题作了有益的探讨，具有一定的实用意义。     

路面谱激励下的运营桥梁结构的响应分析

基于运营桥梁结构中不同路谱激励样本的差异,分别计算了特定样本下,车速变化时桥梁结构、运营车辆的位移、速度、加速响应.采用标准路面等级的功率谱密度,运用余弦叠加方法,模拟了不同样本的各等级路面谱激励;采用直接积分的方法,计算了加入路面随机激励后的车桥振动的微分方程,分析了不同路面等级、不同车速下系统的响应.结果表明:随机相位角、功率谱密度等级分别影响路面谱激励的样本形状和幅值大小,不同随机样本具备相同统计特征;对于系统的响应曲线,路面平整度等级对幅值影响相对显著,车速变化对形状影响相对显著;根据算例中不同路面平整度等级的计算结果,给出了相应的工程建议.     

地铁列车荷载下类矩形隧道结构动力响应分析

为分析地铁列车荷载作用下类矩形隧道结构的动力响应特性,以郑州地铁8号线郑州东站类矩形盾构段为研究背景,使用MIDAS/GTS NX软件建立三维有限元分析模型,对单车运行与双车交会运行两种工况下类矩形隧道结构的动力响应进行计算分析,得到了类矩形隧道在地铁列车荷载作用下的动力响应规律。结果表明：地铁列车作用下产生的类矩形隧道结构的位移响应和应力响应均较小,隧道结构在地铁列车荷载的作用下是稳定的。地铁列车交会时最大位移发生在衬砌底部,为1.28 mm;在单车运行时,最大位移发生在衬砌行车侧右边,约为0.89 mm。在双车相向行驶时,隧道衬砌左侧的竖向应力响应大于隧道衬砌右侧,其增幅约为26.8%。因此,在地铁运营时期应多对隧道结构左侧行车线下方进行长期的变形监测,以避免在此处发生结构安全问题。     

敞开式桁架组合简支梁桥结构车辆荷载下振动响应分析

以某敞开式桁架组合简支梁桥结构为工程背景,基于车桥耦合振动分析理论,采用一种简化的车桥耦合振动分析方法,对该公路桥进行车辆荷载作用下的振动响应分析。分析研究了四种行车方式、六种行驶车速下组合桁架梁桥的振动响应。分析结果表明,该桥梁的各项动力指标满足设计安全要求。分析方法可为类似敞开式桁架组合简支梁桥结构设计提供参考。     

基于人工神经网络的结构随机响应分析

结构的随机响应分析由于涉及到大量的样本,而使得有限元计算过程大量重复,尽管通过正交设计可减少分析样本数目,效率仍十分低下.采用BP人工神经网络这一映射迅速的运算方法,通过计算少量样本对应的有限元结果,进行训练,将训练好的网络用于结构的随机响应分析.算例计算和工程应用表明,在整个计算过程中,误差均在|E|=0.000 1范围内,神经网络的训练时间约占一次有限元计算时间的15%,因此对于三维问题利用神经网络可节省大量时间.     

移动荷载作用下沥青加铺层结构动力响应分析

采用动力分析的三维有限元法,对移动荷载作用下的旧水泥混凝土路面沥青加铺层结构的动力响应进行了分析,研究了车辆行驶速度、沥青加铺层模量、路面结构的阻尼系数等参数变化对旧水泥混凝土路面沥青加铺层应力及弯沉的影响程度,并与静载作用下的计算结果进行了对比分析。     

非均布移动荷载下路面结构应力分析

采用移动加载的动栽模型,考虑非均布轮胎荷载模式以真实地模拟行车方式,建立三维有限元路面结构模型,分析了非均布移动荷栽作用下路面结构的应力响应,以及不同行车速度对结构的影响,以探求移动荷载作用下表面裂缝的开裂机理.结果表明:移动荷栽作用下结构内拉应力不至于引起表面裂缝的产生,但在轮迹带内边缘下最大剪应力比较大,对高速道路应注意高速下拉应力的影响;在低速的路面上更易出现表面纵向裂缝,对低速路面抗剪强度的控制尤为重要.     

基于概率的工程结构动力响应分析

研究了结构动力响应的概率分析方法,推导了结构物理参数和作用荷载幅值同时具有随机性时结构动力响应随机变量的数字特征的计算表达式,提出了随机荷载激励下随机参数结构动力响应分析的求解方法。     

基于实测车辆荷载的等高度连续刚构桥动力响应分析

通过利用成熟的元胞自动机模型中的双车道模型(NaSch)结合实测车辆荷载数据进行演化,生成基于实测车辆荷载信息的随机车流数据,而后赋予它实时位置变换信息用以模拟实际交通流的行进过程.把这个车流盒子信息加载到ABAQUS已经建立好的等高度连续刚构桥模型中,进行动态响应分析.再利用MIDAS软件,依据规范中关于静载的加载方法在同样的桥梁模型中加载,并得出静载作用下的数值结果的模拟路面上的车流荷载,最后把两个数值分析结果进行对比分析可以得到:等高度连续刚构桥在实际车辆运行过程中,桥梁各跨跨中位移的敏感性超过各跨跨中应力的敏感性.     

动荷载作用下的智能骨料力电效应仿真分析

将压电陶瓷片使用环氧树脂进行防水和绝缘处理后封装在大理石块内形成"智能骨料",为研究智能骨料在单向动力荷载作用下的工作机理和性能,进行了理论分析和数值模拟计算.通过压电方程建立压电陶瓷片电压与电荷量数学关系,进而推导出电压与应力的数学模型.在理论分析的前提下,利用有限元软件ABAQUS进行数值模拟,选用C3D8E压电单元模拟压电陶瓷片,选用C3D8R单元模拟大理石块和环氧树脂,最终建立智能骨料外加动荷载与压电陶瓷片输出电压之间的数学模型.结果表明:数值模拟结果与理论分析结果一致性较好,说明利用该方法制作的智能骨料可以较好地用于监测结构内部动应力.     

近断层地震动作用下密肋复合墙结构地震响应分析

为了研究新型结构体系-密肋复合墙结构在近断层地震作用下的地震响应,基于密肋复合墙结构试验,建立该结构的简化计算模型.输入改变控制参数的不同近断层地震动,进行结构非线性地震反应分析.并对同等条件下密肋复合墙结构与框架剪力墙结构在近断层地震作用下结构耗能分配系数对比分析.结果表明,由于密肋复合墙结构独特的构造特点,使其在近断层地震动作用下表现出良好的耗能减震能力,是一种较理想的抗震建筑结构新体系.