多体系统齐次矩阵方法在浮桥运动响应中的应用研究

浮桥的抗弯刚度和受弯变形位移波的传播速度都比一般钢桥或混凝土桥小得多。在快速移动重载作用下,荷载移动速度有可能接近甚至超过浮桥位移波的传播速度,这样就会造成移动荷载前方浮桥位移波的堆积效应。介绍了多体系统齐次矩阵方法,并用齐次矩阵方法对浮桥进行建模和求解,通过数值模拟和已有的模型试验表明:当荷载的移动速度较大时,浮桥多体系统的运动呈现明显的波动现象,速度越大位移波的堆积越明显。     

水浮力对浮桥动力响应特性的分析

为了研究水介质的浮力对桥梁静态响应、特别是动态响应的影响,了解水浮力在桥梁动力响应上的作用及其大小,利用虚功原理和振型叠加法对桥梁运动的控制方程进行求解,并编制了通用的求解程序,通过对比简支梁桥和浮桥各阶振型的传播速度、静力作用、单阶荷载作用以及移动荷载作用下的动力响应,得出水浮力的存在大大降低了浮桥的挠度,使得浮桥的动力响应存在临界长度,即简支梁桥的运动整体性强,而浮桥的运动局部性强,对浮桥进行动力分析时,可以在临界长度以内进行处理,而不必对整个桥梁进行求解.     

移动车辆作用下弹性基础无限长梁的动力响应

通过坐标变换方法,研究了匀速移动的车辆对弹性基础无限长梁的动力响应,给出了位移和内力的计算方法,将车辆简化为移动力,移动质量,移动的振动质量三种模型,比较了它们对梁的影响,对某型带式舟桥的数值分析表明,振动质量模型较合理,给出了浮桥计算时,动力放大系数的建议值     

带式浮桥在不同移动荷载作用下的动力响应分析

为分析浮桥上移动荷载的重量与移动速度对浮桥动力响应的影响,应用有限元方法将控制方程进行离散,得到系统的运动方程,通过编写相应的计算程序求解了浮桥的位移响应,并利用有限元软件对已求解出的位移响应进行后处理,分别得到了不带铰浮桥和带铰浮桥在不同荷载重量、不同荷载移动速度下的内力响应曲线.数值模拟结果表明:随着荷载重量和荷载移动速度的增加,浮桥的位移和应力也随之增加;当移动荷载的重量和移动速度相同时,带铰浮桥的应力比不带铰浮桥大得多,当230kN的荷载分别以1m/s、5m/s、10m/s、20m/s的速度移动到浮桥中点时,带铰浮桥的最大应力比不带铰浮桥分别大114%、117%、108%、111%.因此,将浮桥简化为连续梁用平均刚度法求解出位移响应后,不能直接求解应力,应当考虑铰对浮桥动力响应的影响,否则求解出的应力偏小,不利于浮桥安全系数的计算.     

ALE动网格法在流固耦合数值模拟中的应用

为了解决流固耦合问题中的物体大幅度运动带来的困难,采用ALE(Arbitrary Lagrange-Euler)动网格方法跟踪自由表面上浮体的运动.计算表明:浮体在无粘流体中的垂荡与弹簧-物体的振动模型理论解符合得较好;浮体在粘性流体中的自由横摇为阻尼运动,其横摇角度随时间的增加而减小,且在不同初始角度下运动系统的固有周期相当.在有外力力矩激励时,外力力矩的周期与系统的固有周期相当时浮体横摇运动趋于共振状态,运动幅度最大.计算结果验证了计算程序的可靠性与精度.本文方法为ALE方法应用于流体-多浮体耦合运动分析奠定了基础.