收藏本站
《上海交通大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

轨道车辆与隧道耦合振动数值模拟方法及应用

曹露芬  
【摘要】:中国城市轨道交通的发展进入了快速发展期,大量的轨道车辆穿越地下隧道,使得轨道车辆与隧道的动力相互作用问题越来越受到人们的重视。一方面,高速运行的车辆对其通过的隧道结构产生动力冲击作用,可能使隧道衬砌等结构产生疲劳,降低其强度和稳定性;另一方面,车-隧耦合产生的振动又对轨道车辆的平稳性和安全性产生影响。因此,对轨道车辆与隧道进行动态响应分析,掌握其动态响应特性是十分必要的。本文基于三维非线性建模及并行计算技术,对轨道车辆与隧道动态耦合振动进行数值模拟研究。本文的主要研究内容包括: 研究车-隧动态耦合振动数值模拟的基本理论。考虑到大型隧道结构的几何非线性和车-隧之间的动力相互作用关系,从数值分析的理论角度出发,研究了几何非线性分析的计算方法以及动态接触的计算理论,为车-隧耦合振动动态响应的求解提供理论依据。在对几何非线性有限元方程求解时,采用显式中心差分算法;采用基于段的接触搜索方式,以及对称罚函数方法处理各种接触关系;结合上海超级计算中心曙光5000A计算机的体系结构和轨道车辆运行的特点,采用区域分解方法,运用并行计算理论进行分区计算。 研究大型隧道结构与轨道车辆耦合的全三维非线性精细有限元模型的建模方法。基于拟实建模技术,充分考虑隧道的实际结构特征,建立了包含衬砌、联络通道、变形缝、隧道内部车道板、牛腿,和轨道整体道床等隧道结构。土体采用弹塑性D-P材料模拟,根据真实的地质资料进行了分层,并且考虑了外水压的影响。车辆模型包含轮对、转向架、二级悬架结构和车体。轮-轨、轨道-隧道、隧道-土体等之间的相互作用通过基于罚函数的耦合方式加以实现。 研究初始工况,即在重力和水头压力共同作用下的主体隧道以及联络通道的变形和应力分析。模拟了隧道在非运营状态下的初始形态,并分析其影响因素,包括埋深、水压、轴线走向以及联络通道的存在等。另外初始工况的研究也为其他工况提供了初始条件。 研究无初始应力的耦合振动,分析在轨道车辆行驶过程中,由轨道移动载荷、轨道不平度以及公路车流载荷导致的隧道结构与轨道车辆耦合振动的变化规律及其影响因素,在这种条件下,更能清晰的反映轨道车辆和隧道的耦合作用关系。 研究初始应力条件下的耦合振动,更真实的反映了隧道结构的变形和应力分布规律。以初始工况的结果为初始条件,更加真实和准确的计算了隧道结构在轨道车辆和汽车车流载荷作用下的动力学响应,从而计算隧道结构在耦合振动中的最大动态位移、变形和应力,校核隧道结构是否满足设计要求,为隧道结构的优化设计提供理论基础和参考数据。
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TB533.2

手机知网App
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵键;;椭球形弹性薄壳与内部可压缩流体的耦合振动[J];中山大学学报(自然科学版);1992年01期
2 林书玉;张福成;;功率超声振动系统中横向振动的研究[J];陕西师范大学学报(自然科学版);1993年02期
3 朱怀亮;谢严;胡开封;袁二娜;;考虑轴向力作用下车-桥耦合系统的动力学建模与分析[J];南昌大学学报(工科版);2008年04期
4 商大中;考虑截面翘曲问题的汽轮机长叶片耦合振动的动力学方程[J];哈尔滨工程大学学报;1990年04期
5 张敏先;二根耦合振动弦的边界反馈稳定化问题(Ⅰ)[J];成都信息工程学院学报;1989年01期
6 张敏先;二根耦合振动弦的边界反馈稳定化问题(Ⅱ)[J];成都信息工程学院学报;1989年02期
7 钱长照;李寅磊;刘扬;;弹性支撑梁在移动荷载作用下的响应分析[J];动力学与控制学报;2011年02期
8 张悉德,张玮;浸入水中输运流体管道振动微分方程的建立[J];青岛化工学院学报;1994年01期
9 孟凯;消除耦合振动的广义对称法[J];建筑机械;1996年02期
10 邱家俊,蔡赣华,贾武同;大型水轮发电机组弹性轴系由电磁参数激发的弯扭耦合振动的研究[J];机械工程学报;1998年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张憬;尚新春;;血管与支架的耦合振动分析[A];北京力学会第17届学术年会论文集[C];2011年
2 赵学慧;林书玉;付志强;贺洋洋;李力怡;李娜;;径向极化压电陶瓷圆管的耦合振动研究[A];第二届西安-上海两地声学学术会议论文集[C];2011年
3 王华牢;刘学增;李宁;谢东武;;纵向裂缝隧道衬砌结构的安全评价与加固研究[A];第十一次全国岩石力学与工程学术大会论文集[C];2010年
4 朱苦竹;庄宁;;滑坡与隧道相互作用实例监测分析[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
5 石立群;陈自力;石立君;马傲玲;;斜拉桥的索-桥面耦合振动非线性分析[A];第十三届全国非线性振动暨第十届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议摘要集[C];2011年
6 姚学诗;;风机叶片-发电机转子耦合振动问题的研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
7 史玉新;张金富;;西坪隧道的岩土工程[A];全国第三次工程地质大会论文选集(上卷)[C];1988年
8 唐斌;薛冬新;宋希庚;吕朝阳;;内燃机轴系耦合振动研究的现状与进展[A];第八届全国振动理论及应用学术会议论文集摘要[C];2003年
9 程武山;;ANSYS软件与SYSNOISE软件结合的声辐射分析[A];全国先进制造技术高层论坛暨第九届制造业自动化与信息化技术研讨会论文集[C];2010年
10 宣言;杨宜谦;孙宁;;城市轨道交通中浮置板式轨道结构竖向动力特性的分析[A];土木工程与高新技术——中国土木工程学会第十届年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 特约记者 赵建平;天定高速公路全线贯通[N];天水日报;2011年
2 徐琳;建立功业于求实创新、攻坚克难之中[N];建筑时报;2011年
3 吴志博 卢山;我市喜获29项省科学技术进步奖获奖项目总数居全省之首[N];唐山劳动日报;2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵婧;海洋立管涡致耦合振动CFD数值模拟研究[D];中国海洋大学;2012年
2 韩桂武;隧道施工过程的动态监测及反演分析研究[D];东北大学;2007年
3 肖祥;车—桥(线)耦合空间振动分析与应用[D];中南大学;2011年
4 皇民;浅埋双洞隧道地震动力响应研究[D];西南交通大学;2009年
5 余光伟;多平行轴齿轮—轴承—转子系统耦合振动的有限元分析[D];上海大学;1999年
6 刘德军;风—列车—线路—桥梁系统耦合振动研究[D];西南交通大学;2010年
7 王建炜;列车-隧道动力耦合系统数值模拟方法及应用[D];上海交通大学;2012年
8 李永乐;风—车—桥系统非线性空间耦合振动研究[D];西南交通大学;2003年
9 徐志胜;轨道交通轮轨噪声预测与控制的研究[D];西南交通大学;2004年
10 莫阳春;高水压充填型岩溶隧道稳定性研究[D];西南交通大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹露芬;轨道车辆与隧道耦合振动数值模拟方法及应用[D];上海交通大学;2011年
2 李文桦;佛岭隧道衬砌结构耐久性研究[D];北京交通大学;2011年
3 魏晓军;大跨度斜拉桥索—桥耦合振动分析与实验[D];中南大学;2011年
4 王彦宗;隧道衬砌结构的动力响应分析[D];西安建筑科技大学;2010年
5 李强;公路隧道衬砌结构火灾损伤及检测评估技术研究[D];重庆交通大学;2011年
6 魏永明;车—线—桥耦合振动及其对邻近建筑物的影响[D];中南大学;2012年
7 钟悦鹏;某公路隧道衬砌结构检测及评价[D];华南理工大学;2012年
8 李萌;高温隧道衬砌结构的平面温度[D];北京交通大学;2010年
9 李攀硕;轴—壳体耦合振动建模与主动控制方法研究[D];上海交通大学;2012年
10 刘飞军;几江长江公轨两用悬索桥风—车—桥耦合振动研究[D];中南大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026