工程力学论文 移动载荷简支梁
移动载荷作用下简支梁的最大剪力和最大弯矩
( 2 )
支痤上 , 计算反力 大小 , 大支痤反力 即为 简支梁截 面的最 大剪力 。而此 最
时, 移动载荷 在梁上 的位置 , 即是产生最 大剪力 的位置 。
在 () 中 , 为 n= 一 F/L < , 以 有 极 大 值 存 在 , 此 时 2式 因 o所 且
f , 一5
’
很 明显 ,当 n 作 用 截 面处 存 在 有 最 大 弯矩 时 ,粱 的 中点 在 载 荷 F 和 . 所 有 载 荷 的 合 力 F 中 问 , : 和 F到 梁 中点 的距 离 相 等 。 即
1 最大 剪力
由于简支梁截 面中的最 大剪 力等于最大支痤 反力 ,因此 , 要确定 最大
知 , Y=a +b +c中 , a< , 若 o 则在 = 一b 2 / a处 , 函数 有极 大值 。在
( ) 中 : 为 , = 一F/L < , 以 , 有 极 大 值 存 在 , 此 时 : 1式 因 a o所 肘- 且
6
一 一
是不符 合实际情 况的 。 例如 : 重卡车或火车过桥 , 式起重机或 龙门起 重 载 桥
.
F梁 点 距 : f 一 f 到 中 的 离 + ÷=+ =
2 3 F 作 用 截 面 的 弯 矩 . 3 考 虑 右 边 梁 的 截 面 , 弯 矩 为 : 其
M ‰( L一 s—s) F. l :
一 土 ÷=
即: 当 作 用 截 面 处 有 最 大 弯 矩 时 , 和 F 到 梁 中 点 的 距 离 相 等 。
M :R . +s 一F .s: 2 ( 1 ) 1 | !!
经简化得 :
= 一
( +s x
1 一 Fs ) l I
简支梁桥在车辆荷载作用下由于墩台沉降动力响应分析
简支梁桥在车辆荷载作用下由于墩台沉降动力响应分析随着市政桥梁与高速公路的发展,桥梁占道路的比例越来越大。
简支梁桥在桥梁设计中起着举足轻重的作用,移动车辆荷载行驶在桥面上,车辆的动力荷载对简支梁桥有很大的动力作用,产生较大的动挠度幅值变化。
本文基于移动车辆荷载行驶在简支梁桥上,探讨简支梁桥在两端墩台发生一定沉降时车桥横向振动微分方程,根据梁振动基本理论求解其振动微分方程得出简支梁桥动力挠度的解析解,得出移动车辆荷载作用下动挠度大小与移动车速、两端支座沉降位移和简支梁固有频率之间的一般关系。
最后通过实例进行数值计算,得出在墩台沉降位移一定的工况下移动车辆荷载在不同移动速度时简支梁桥动挠度变化曲线,探讨了简支梁桥两端墩台发生不同沉降位移时动挠度的变化规律,此外也研究了简支梁桥墩台仅有一支座发生沉降时的动挠度曲线变化规律,为混凝土简支梁桥设计的工程实践提供一些参考依据。
标签:车辆荷载;简支梁;墩台;沉降;动力响应移动汽车行驶在公路桥梁上,对桥梁结构必将产生一定的应力和变形,导致公路桥梁的损伤性破坏或疲劳性破环,出现裂缝,引起桥梁的变形和沉降位移[1-3]。
反过来,桥梁桥墩的不均匀沉降也必将使行驶在桥面上的各类车辆产生严重的影响,引起移动车辆的振动。
在移动车辆荷载作用下,桥梁桥墩由于地基的不均匀或桥墩混凝土的收缩徐变影响使桥墩出现不均匀的沉降位移,对行驶的车辆产生不利影响。
另外,在关于移动车辆受桥梁桥墩沉降位移的动力响应分析,国内外的研究报道甚少。
因此,将车桥作为一个系统,研究二者之间的相互作用,发生沉降位移后的桥梁结构在移动车辆动载作用下的动力学行为,是一个相当重要而复杂的系统问题[4]。
本文基于桥墩结构发生一定的沉降位移,简支梁仍然保持为刚性,移动车辆简化为一匀速移动的集中荷载,研究汽车荷载在通过桥梁时的振动问题,由振动基本理论求解振动微分方程[5],得出移动车辆在通过发生沉降位移的桥梁时动力挠度的解析解,绘出移动车辆在不同移动汽车行驶速度时的桥梁的动挠度变化曲线,分析了动挠度随桥面跨度长时的变化规律,最后给出建议和结论。
简支梁在移动载荷作用下的主动控制
般会考 虑 到桥 梁与 桥墩 之 间的被 动减 震 问题 。本
文 主要讨 论 的是将 大 跨 度 桥 梁 简 化 为 简 支 梁结 构 , 利用模 态 分析 方法 , 在梁 上 布 置 传感 器 ( 并 观测 器 )
以及 控制 作动 器 给梁 施 加 一 定 规 律 的控 制 力 , 梁 使 在移 动载 荷作 用下 的 动态 响应 能控制 在 一个 比较 小
K e r :m o i g l a y wo ds v n p d; sm p e b a sr cur a t e c n rl i l e m t t e; c i o to u v
大跨 度 桥梁 在工 程 中越 来 越 多 , 当有 车 辆 经 过 桥 梁时所 引起 的振 动 问题 日益 突 出 , 许 多 学 者 对 有 该 问题进 行 过讨论 。大多 数桥 梁在 设计 过程 中 ,
全性。
关键 词 : 动 载荷 ;简支 梁结构 ;主动控 制 移
中图分 类号 : U 1 . T 3 1t o fSi p e Be r tv n r lo m l a Und r Ac i n O o i a s n e tO f M v ng Lo d
2. c ly o mp e in e a d gne rn Xi a Un v riy o c noo , ’ n 71 048,Chia; Fa ut fCo utrSce c n En i ei g, ’ n i e t fTe h lg Xi a 0 s y n
3l 5
简 支 梁 在 移 动 载 荷 作 用 下 的主 动控 制
黎 明安 ,雷霜 徐 敬 文 ,
(. 1 西安理工大学 理学院 , 陕西 西安 7 04 ; . 10 8 2 西安理 工大学 自动化与信息工程学 院 , 陕西 西安 7 0 4 ; 10 8 3 南车株洲 电力机车有 限公 司技术 中心 , . 湖南 株 洲 4 20 ) 10 1
变速移动荷载作用下简支梁桥的动力响应及共振分析
梁的跨度(m)。式(8)表明,荷载以速度y通过跨长厶
的时间等于桥梁第11,阶自振周期的一半或其11,倍时,
就会发生共振,桥梁的挠度会出现峰值。本文所取桥
梁算例中,以。为6.34 Hz,L。为32 m,将其代人式(8)可
得到引起桥梁共振的临界车速K,为406 m/s,远大于
现在的行车速度。但当车速V=n,/n时,也可能激起
0
O
0
肘,
’2孝l(cJl+91l+Pc多ll
912+Pc西12
三;2fⅣ二孽pc三eP州1三痧删三茎Pc三a2POlN C1] 广义阻尼矩阵C=
92l+Pc多21 9M+Pc咖M
2亭2(c,2+妒22+Pc多22 …
妒州+
一
9_lv2+Pc中肥
… 2考NmN+(P~N+ c圣NN —pc仪N 1
…
c-荟啪)(譬)№半一
I|},∑劬(响n坦笋=o
(6)
如果采用振型叠加法,在计算中仅考虑结构的少数前
几阶振型就可以获得满意的精度。假定考虑桥梁的前 Ⅳ阶振型进行叠加,则其自由度将由无穷多个减少到Ⅳ
个,加上簧上质量肘:的一个自由度Z(t),即联立(4)
式与(6)式可得到系统的N+1阶运动方程:
M{引+C{j}+K{q}={F}
桥梁的共振,桥梁的挠度峰值由动力放大系数
l/√(1一卢2)2+(2郛)2决定¨1|,即车速越接近于K,, 桥梁挠度曲线的峰值会越大。当车辆匀速通过桥梁 时,取车速由5 m/s~90 m/s连续变化,将采用程序计 算所得桥梁跨中挠度极值及对应的车速绘于图5,同时 将V=Vb,/n即可能引起桥梁共振的车速点也标于图 中。由图可知,桥粱的最大挠度随着车速的增加呈现 出类似正弦但波幅逐渐增大的形式,符合以上分析的 车桥共振原理。
简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析
简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析简支T梁是一种常用的结构形式,其在动荷载作用下的受力与挠度分析是结构工程中的重要问题。
在进行受力与挠度分析时,我们需要考虑动荷载的作用以及简支T梁的几何形状和材料特性。
1. 动荷载作用下的受力分析简支T梁在动荷载作用下,会受到横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用。
横向荷载:动荷载作用下,梁上的负载会对梁产生一个横向力,也就是横向荷载。
这个荷载会使得梁发生弯曲变形。
纵向荷载:动荷载作用下,梁上的负载还会对梁产生一个纵向力,称为纵向荷载。
这个荷载会使得梁产生纵向拉伸或压缩变形。
弯矩:横向荷载作用下,梁上的负载还会产生一个弯矩,也就是弯曲力矩。
弯矩方向和大小会影响到梁的受力状态。
解决这些受力问题,我们可以采用力学原理和结构分析方法,例如采用梁的受力分析方法(如弯曲力矩法、剪力法等)来分析梁在不同位置的受力情况。
2. 动荷载作用下的挠度分析除了受力分析,我们还需要对简支T梁在动荷载作用下的挠度进行分析。
挠度是指结构在荷载作用下产生的变形量。
对于简支T梁,在动荷载作用下,梁的挠度可以通过挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行计算。
挠度影响线法:这种方法主要用于分析简支T梁的静力挠度问题,通过构造挠度影响线来计算梁的挠度。
它通常适用于只有一个荷载作用的情况。
运动方程法:对于动力学问题,我们可以建立梁的运动方程,然后求解该方程得到梁在动荷载作用下的挠度。
这种方法适用于动力学问题或有多个荷载作用的情况。
有限元法:有限元法是一种非常常用的分析方法,通过将结构离散为有限个小单元来求解结构的受力和变形。
通过有限元法,我们可以计算简支T梁在动荷载作用下的挠度,并得到详细的变形图。
需要注意的是,在进行挠度分析时,我们还需要考虑边界条件、材料的弹性性质、几何形状以及载荷的特点等因素。
总结起来,对于简支T梁在动荷载作用下的受力与挠度分析,我们需要考虑横向荷载、纵向荷载和弯矩的作用,采用力学原理和结构分析方法进行受力分析,使用挠度影响线法、运动方程法或有限元法进行挠度分析。
简支梁在动荷载下的振动与变形特性研究
简支梁在动荷载下的振动与变形特性研究简支梁是结构工程中常见的一种结构形式,其在承受动荷载时会产生振动和变形。
研究简支梁在动荷载下的振动与变形特性对于设计安全稳定的结构具有重要的意义。
本文通过文献综述和理论分析,探讨了简支梁在动荷载下的振动与变形特性,并提出了相关的研究方法和建议。
首先,本文分析了简支梁在受到动荷载作用时的振动特性。
动荷载会引起简支梁的自由振动,其振动模态和频率与载荷大小、频率等有关。
通过建立简支梁的动力学模型,可以对其振动特性进行分析和预测。
文献综述显示,简支梁的振动特性受到多种因素影响,如材料性质、梁的几何形状、支座约束条件等。
因此,研究简支梁在不同条件下的振动特性对于结构设计具有指导意义。
其次,本文讨论了简支梁在动荷载下的变形特性。
动荷载作用下,简支梁会发生弯曲变形、纵向变形等。
通过理论分析和数值模拟,可以研究简支梁的变形规律和变形量。
简支梁的变形特性对结构的稳定性和安全性具有重要影响,因此需要对其进行深入研究和分析。
文献综述表明,简支梁在受到不同荷载作用下的变形规律存在差异,需要根据实际工程需求进行合理的分析和设计。
最后,本文提出了的未来发展方向。
随着结构工程的不断发展和需求的增加,对简支梁的振动与变形特性的研究也将变得更加重要。
未来的研究可以借助先进的试验技术和数值模拟方法,深入探讨简支梁在复杂荷载作用下的振动与变形规律,并提出相应的改进措施和设计建议。
同时,建议加强与实际工程实践的结合,将研究成果应用于实际工程项目中,为结构安全和稳定提供更加可靠的保障。
梳理一下本文的重点,我们可以发现,简支梁在动荷载下的振动与变形特性研究是一个重要而复杂的课题,需要结合理论分析和实际应用,不断深化研究并不断完善研究方法。
通过对简支梁振动与变形特性的深入研究,可以为结构工程设计和实践提供更加科学和有效的指导,进一步提升结构的安全性和可靠性。
简支T梁桥静、动力荷载试验毕业论文
前言桥梁是公路的纽带和咽喉,直接左右着公路的生命。
因此,必须确保其工程质量,始终使其处于良好的工作状态。
一般来说,桥梁是一项大型工程,决定其质量的因素是多方面的,例如:设计分析理论、施工技术、建筑材料、以及地质、水文等自然条件。
为此,在桥梁建设过程中,人们采取相应和依靠材料试验、模型试验、结构试验、施工监控、成桥后的动、静载试验和相关试验技术起着至关重要作用。
本文主要研究某简支T梁桥静、动荷载试验和方案设计,简支梁桥是梁式桥中应用最早,使用最广泛的一种桥型,也是实际工程中需要进行荷载试验数量最多的一种桥型。
它受力简单,梁中只有正弯矩,适用T形截面梁这种构造简单的截面形式;体系温变、混凝土收缩徐变、张拉预应力等均不会在梁中产生附加内力,设计计算方便,最易设计成各种标准跨径的装配式结构。
所以研究简支T梁桥静、动载试验有重要意义,为研究其它复杂桥梁也提供了一定的参考。
随着经济建设的需要和交通事业的发展,线路载重及运量在不断增长,对桥梁的承载和通行能力提出了更高的要求。
既有桥梁不断增加,桥梁损伤以及其他不适应交通运输要求的问题也出现了。
而且,既有桥梁不满足规定要求的问题也越来越普遍。
对其承载能力的评估已引起世界性关注,自80年代起,在一些工业发达国家,桥梁工程的重点已逐步转到养护维修、鉴定评估和加固改造方面,并已取得长足进展,在公路桥梁方面,美、英、加拿大和我国先后颁布了基于极限状态原理和设计规范的桥梁评估标准,1980年,英国工程师协会发表了《既有桥梁结构的评估》,1981年,经济合作与发展组织组织召开了《关于道路桥梁维修管理国际会议》,在1990年、1993年、1996年,在英国召开了三次桥梁管理国际会议,此外,还有不少相关会论文集和专题研究报告,在工程实践方面,美、英、加拿大先后颁布了基于可靠性理论和设计规范的桥梁评估或文件。
国内外检测技术的一些最新发展在美国,每年有大量的桥梁急需维修,为了确保桥梁的维修经费的合理利用,美国公路管理局拟采用一种贝叶斯预测技术,将以前的检测数据和工程判断组合起来,可清楚的考虑到测量的错误,将建立在工程评价和先前的经验信息上融入到未来的混凝土桥梁的管理系统中的架构中。
不同移动载荷速度下简支桥梁的变形及振动响应研究
型, 用 四阶龙 格库 塔 法 对 斜 拉 桥 的动 力 学 方 程 进 行 了计 算 , 比较 三 种斜 拉 桥 模 型 在 相 同移 动 载 荷 作 用
桥梁 动 响应影 响 很 大 , 移 动 荷 载 速 度 对 梁 最 大 中 点 位移 以及动 力放 大 系数影 响 的变 化 曲线 是一个 周 期 和 幅值 都增 大 的类 似半 正 弦波 序 列 ; 曹 东 兴 等u 。 利 用 Ha mi h o n原 理建 立 简 支 梁 系 统 在 移 动 载 荷 作 用
S u p p o r t e d B r i d g e u n d e r D i f f e r e n t Mo v i n g L o a d S p e e d E J ] . J o u r n a l o f G a n s u S c i e n c e s , 2 0 1 7 , 2 9 ( 3 ) : 4 8 — 5 2 闫镜 宇 , 李
不 同移 动 载 荷 速 度 下 简 支 桥 梁 的 变 形 及 振 动 响 应 研 究
闫镜 宇 , 李顺才 , 梁 丽
( 江 苏 师 范 大学 机 电 T 程 学 院 , 江 苏 徐 州 2 2 1 1 1 6 )
摘 要 利 用 奇异 函数 , 基 于梁挠 曲线近似 微 分方 程 及 横 向 强迫 振 动 的微 分方 程 , 分别 利 用 积 分 法
顺才, 粱丽. 不 同 移 动 载 荷 速 度 下 简 支 桥 梁 的 变 形 及 振 动 响应 研 究 [ J ] . 甘肃科学学 报 , 2 0 1 7 , 2 9 ( 3 ) : 4 8 5 2 . ]
d o i : 1 0 . 1 6 4 6 8 / j . c n k i . i s s n l 0 0 4 — 0 3 6 6 . 2 0 1 7 . 0 3 . 0 l 1 .
动载荷作用梁动态响应分析
毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业:工程力学学生:郝忠文指导教师:何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题,一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。
本文中,用主振型叠加法,分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。
当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。
研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动,也要分析其共振条件。
所不同的是由于载荷是移动的,且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系,桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。
经研究发现,在移动荷载作用下,桥梁将发生振动,产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。
若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件,那么将会发生较大的动态响应,导致桥梁的破坏。
而且,当荷载移动速率为一定值,广义挠动频率接近梁的固有频率时,梁也可能发生共振,其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。
移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。
关键字:动载荷,动态响应,广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam,it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。
移动荷载速度对简支梁动态响应的影响
Abs r c : Th d n mi r po s s f smp y up o t d e ms ta t e y a c es n e o i l s p re b a un e h a to o v n o ds r d r t e c i n f mo i g l a a e
XI AO n— i o, S Xi b a HEN o— i g Hu m n
( et f p 1 D p.o p .Me h nc d E g , o tw s J oo gU iest , h n d 1 0 1 hn ) A c a isa n . S uh e t i tn nv ri C e g u6 0 3 ,C ia n a y
t g o de n t r l r qu n i s f he e m i o o i e a i n. Th e ua ins r s l e wih he hih r r a u a fe e c e o t b a nt c nsd r to e q to a e o v d t Ne wma d meho r t d. Dyn mi o d f c o s a e dee mi e s t e s e d o vi g l a n r a e fo 40 a c l a a t r r tr n d a p e fmo n o ds i c e s r m h k m/h t 00 m/ o 2 k h. The r s t s w t tt ma i m d fe to i awa s e r h c n e f t e e uls ho ha he x mu e l ci n s l y n a t e e t r o h s n,a d t e d fe to uI e cua e y mo i g la r i d o i us i a ne h ts n n a pa n e c in c ' s a t t d b v n o ds a e a k n fsn o d lo s t a wi g i h l v c ran fe ue c r un e l c i n c ' a s d b t tc l a e ti r q n y a o d a d fe to ui e c u e y a sai o d. v Ke r y wo ds: d na c e po e; d n mi la f c o y mi r s ns y a c o d a tr; c u i g i r t n; mo i g o d; Ne o pln v b ai o v n l a wma k r
简支梁在动荷载下的振动与变形特性研究
简支梁在动荷载下的振动与变形特性研究简支梁是一种常见的结构形式,广泛应用于桥梁、楼板等工程中。
在实际工程中,简支梁通常会受到动荷载的作用,这会引起梁的振动和变形。
因此,研究简支梁在动荷载下的振动与变形特性对于工程设计和结构分析具有重要意义。
简支梁在动荷载作用下会发生弯曲振动。
当一个简支梁受到动荷载作用时,梁会发生弯曲变形,并产生振动。
这个振动过程可以用简支梁的动力学方程来描述。
简支梁的动力学方程包含了质量、刚度和阻尼等参数,通过求解这个方程,可以得到简支梁的振动频率和振动模态。
振动频率是指简支梁振动过程中单位时间内发生的周期次数,而振动模态则描述了简支梁振动波形的特征。
简支梁的变形特性主要由挠度和转角来描述。
当简支梁受到动荷载作用时,梁会发生挠度和转角变形。
挠度是指梁在垂直方向上的位移,转角则是指梁在纵向方向上的逆时针旋转角度。
简支梁的变形特性可以通过弯曲方程来描述。
弯曲方程将梁的挠度和转角与动荷载、几何参数以及材料特性等因素联系在一起。
通过求解弯曲方程,可以得到简支梁在动荷载作用下的挠度和转角分布。
研究简支梁在动荷载下的振动与变形特性对于工程设计和结构分析具有重要意义。
首先,动荷载引起的振动和变形会影响结构的安全性和稳定性。
通过研究振动与变形特性,可以评估简支梁在动荷载下的工作性能,优化结构设计,提高结构的安全可靠性。
其次,简支梁的振动与变形特性可以用于结构监测与损伤诊断。
通过对简支梁的振动与变形监测,可以实时获取结构的工作状态,及时发现并修复可能存在的结构损伤,保障结构的正常运行。
在实际工程中,需要采用合适的数学模型和数值计算方法来研究简支梁在动荷载下的振动与变形特性。
常用的数学模型包括梁理论、模态分析等,常用的数值计算方法包括有限元法、边界元法等。
这些方法可以帮助工程师深入理解简支梁的工作机理,评估结构的工作性能,优化结构设计。
同时,还可以提供定量描述简支梁振动与变形特性的参数,为结构监测与损伤诊断提供依据。
移动载荷作用下简支梁的动态响应及裂纹损伤识别研究
,
A b t a t: Th o e ta fte c a k d t cin meh d b s d o lir s l to n lsso v ltwa e e l d i sr c e p tn ilo r c ee to t o a e n mu t—e ou in a ay i fwa ee sr v ae n h
Z AO J n . HA i e H u ,Z NG We— i .MA Ho g e w n一
( .C l g f ce c 1 ol eo in e& En ie r g ia nv ri ,T eKe a oaoyo sse oe ata d e S gn ei ,Jn n U ies y h yL b rtr fDi trF rc s n n t a
振
动
与
冲
击
第 3 第 6期 O卷
J D H0C S K
移 动 载 荷 作 用 下 简 支 梁 的 动 态 响 应 及 裂 纹 损 伤 识 别 研 究
移动荷载作用下简支梁振动减振分析
移动荷载作用下简支梁振动减振分析作者:马信欣袁波尹浩熹何海玉郑勇来源:《贵州大学学报(自然科学版)》2019年第06期摘要:振动控制是解决大跨轻质人行天桥舒适度的关键问题之一。
通常会采用调谐质量阻尼器(TMD)进行减振,可以有效降低桥梁在行人激励下的振动反应。
将行人激励简化为移动简谐荷载,建立人群-人行桥-TMD振动系统,推导在匀速移动人行荷载下,人群-人行桥-TMD振动系统的运动微分方程。
并结合某一人行天桥实例,对该人行天桥进行添加TMD后的Simulink仿真分析,与Ansys建模分析的结果进行对比,说明Simulink仿真分析的正确性。
采用中国规范进行舒适度分析,选取一定范围人行荷载的频率,并用Simulink对此简支梁桥进行定质量TMD与变质量TMD的减振分析,分析结果表明变质量TMD减振效果优于定质量TMD减振效果。
关键词:SIMULINK仿真系统;变质量动力吸振器;振动控制;人行桥;TMD中图分类号:U441+.3文献标识码: A随着我国的经济增长和城市交通的不断建设,人行桥也正向大跨度轻柔低阻尼的方向发展,人们对人行桥的舒适度要求更加严格,对大跨度人行天桥施加多人行走的人行荷载,如果荷载频率与桥梁的自振频率相同时,就会发生共振,则桥梁的响应将被不断增大,轻则会使人心理上产生不舒适感,严重时会使桥梁发生破坏[1-2],本文研究多人同频率匀速通过桥梁时的最大动力响应,并对桥梁添加TMD[3-6]阻尼器进行减振控制,因常用的有限元软件建模分析时间较长,采用较高效的Simulink软件进行减振分析,首先推导人群-桥-TMD的动力方程,然后在Simulink中依据运动方程建立仿真模块,进行动力仿真分析。
得出桥梁挠度最大点在仿真分析与有限元软件分析下的加速度与位移时程曲线,并对两种软件的结果进行对比,证明仿真的准确性。
运用变质量TMD[7],并对定质量TMD与变质量TMD进行仿真对比分析并得出结论。
第8-1章 移动荷载列作用下的桥梁动力分析
=
vti ,则可得 ti
=
di v
。
对于图 3-6 所示移动荷载列匀速通过等截面简支梁桥时,梁的运动方程可写为
∑ EI
∂4 y ∂x4
+
m
∂2 ∂t
y
2
+ c ∂y ∂t
=
N i =1
Piδ (x − v(t
−
ti
))S
(
v(t
− l
ti
)
)
(3-25)
上式中δ (x − ξ ) 为 Dirac 函数,在第二章中已经提到过,此处为了确保所讨论的荷载作用
(1) 如果常量力的移动速度非常小,即令 v → 0 ,vt = x1 ,则式(3-14)中的强迫振动 项可写为
∑ y(x,t) = 2Pl3
∞
sin nπ x sin nπ x1
l
l
EIπ 4 n=1 n4 (1− α 2 / n2 )
(3-17)
与常量力 P 作用在 x1 处产生静挠度的下列级数表达式
假设简支梁为等截面(EI 为常数),恒载质量均匀分布(单位长度梁的质量 m 为常 数),阻尼为粘滞阻尼(即阻尼力与结构的振动速度成正比),阻尼效应和质量及刚度性 质成正比,荷载 P(t)以匀速 V 在梁上通过,梁的运动满足小变形理论并在弹性范围 内,按照图 3-1 所示的坐标系,梁的强迫振动微分方程可表示为:
×1
1
−
θn2 ωn2
(sin θ nt
− θn ωn
sin ωnt)
(3-13)
上式中, ωn
=
( nπ l
)2
EI 为简直梁的固有振动频率; m
θn
=
【毕业论文】动载荷作用梁动态响应分析
毕业论文题目动载荷作用梁动态响应分析专业工程力学班级力学081学生郝忠文指导教师何钦象教授2012 年专业:工程力学学生:郝忠文指导教师:何钦象摘要在机构动力学中讨论的强迫振动问题,一般是以结构在位置固定的周期性挠动力作用下的强迫振动问题为对象。
本文中,用主振型叠加法,分析了简支欧拉梁在移动载荷作用下的动态响应特性。
当广义挠动频率的固有频率相等则放生共振。
研究桥梁在移动车辆载荷下的强迫振动,也要分析其共振条件。
所不同的是由于载荷是移动的,且车辆载荷本身也是带有质量的振动体系,桥梁和载荷耦合系统的动力特征随荷载位置的移动而不断变化。
经研究发现,在移动荷载作用下,桥梁将发生振动,产生的变形比载荷静止不动时产生的变形大。
若荷载处于最不利的静力作用位置的同时满足共振条件,那么将会发生较大的动态响应,导致桥梁的破坏。
而且,当荷载移动速率为一定值,广义挠动频率接近梁的固有频率时,梁也可能发生共振,其最大动挠度比静载荷作用时最大挠度的数倍。
移动车辆载荷的这种动力效应是不容忽视。
关键字:动载荷,动态响应,广义挠动频率ABSTRACTThe forced vibration problem discussed in the mechanism dynamics generally focus on the forced vibration that caused by the force which stationarily act on the mecha- nism regularly.In this paper,using principal mode superposition method,the dyna -mic response of simply supported Euler beam acted by moving loads is analysed. Wh -en the frequency of generalized stimulating force equals its natural frequency,the re -sonance happens.It is different that the load moves.The dynamic response of the sys- tem formed by the load and beam differs with the position of moving load. According to the research,the deflection caused by the moving load is larger than that caused by stable load.When the moving load is at the vital position meanwhile meets the res -onance requirement,the beam will resonate thus leading to damage .And when the speed of the moving load reaches the point that the generalized stimulating frequency meets the natural frequency of beam,it may also cause resonance,the biggest def -lection will reaches several times the deflection caused by the stable load。
某简支梁桥动荷载测试及分析
某简支梁桥动荷载测试及分析对某桥20m板梁桥进行动载试验,通过动力特性分析,其结论可用于相似桥梁。
标签:预应力板梁动载试验1、测试方法桥梁的动荷载作用下结构特性测试采用DH5938B、DH5936B动态测试系统进行,系统的组成见图1所示。
在桥梁面上的跨中、1/4跨等处布置了四个测点,安装加速度传感器,通过数据采集系统获得结构在动荷载作用下的随机振动信号,再传送到便携式PC机进行数据后处理,分析结构固有频率。
测试中动荷载通过跳车和跑车来激励结构产生振动。
图1 动态测试系统2、测试方案在结构荷载试验前,通过分析结构特点,制定了荷载试验测试方案。
该桥的结构形式为梁底简支、桥面连续的20米跨板梁桥。
考虑到路缘石以外人行道和护栏结构对测试结果的影响具有不确定性,为了准确了解结构的自振特性,在测试中采用4个传感器分别布置在跨中及1/4跨处对结构进行测试。
测试荷载采用的动荷载分别在两个车道上激励结构振动。
传感器位置及加载车道布置如图2所示。
图2 测点布置及加载车道3、测试结果本次桥梁动态特性测试数据较多,报告中列入了较有代表性的数据,使用快速Fourier变换对测得的时域数据进行频域分析可得到结构振动频率的信息。
这里首次给出30吨车在30km/h跳车后的动力测试时程数据和频域分析结果。
图3为桥跨中处的动力加速度时域曲线,横坐标为采样点数。
图4为桥跨中处的动力加速度频域分析结果。
图3 30km/h车速下的跳车试验时程数据(跨中传感器)图4 30km/h车速下的跳车试验频域分析(跨中传感器)图5为桥1/4跨处的动力加速度时域曲线,横坐标为采样点数。
图6为桥1/4跨处的动力加速度频域分析结果。
图5 30km/h车速下的跳车试验时程数据(1/4跨传感器)图6 30km/h车速下的跳车试验频域分析(1/4跨传感器)其次给出30吨车在50km/h跑车后的动力测试时程数据和频域分析结果。
图7为桥跨中处的动力加速度时域曲线,横坐標为采样点数。
移动荷载在简支梁上不同位置有载频率的研究
质点位置
0% 1 3 5 7 9 11 13 15 17
质点位置
图 8(a)
五阶频率随集中质块位置变化曲线
图 8(b)
五阶频率随集中质块位置下降百分比曲线
4 实验结果
通过 DASP 软件中的模态分析功能得到上述简支梁的前五阶模态振型如图 9 所示。 在 ZJY 振动教学仪简支梁上的不同位置加集中质量, 通过接触式激振器利用共振法得到图 10、 图 11 所示的曲线图。由于集中质量同梁之间的接触为小面积的接触,所以图 10 中的三条曲线并没有象计算曲 线那样交于一点。
17 质点位置
图 7(a)
四阶频率随集中质块位置变化曲线
图 7(b) 下降百分比
20%
四阶频率随集中质块位置下降百分比曲线
五阶频率(Hz)
1050 1000 950 900 850 800 1 3 5 7 9 11 13 15 17
0.1Kg 0.2Kg 0.5Kg 1Kg 2Kg 3Kg
10%
0.1Kg 0.2Kg 0.5Kg 1Kg 2Kg 3Kg
(4)
当边界条件为简支时,y=M=0,即 y0L=M0L,ynR=MnR,因此得到关于 y0R、M0R 的齐次方程,它有非零 解的条件为系数行列式为零,即
∆ (ω ) =
T12 T14 =0 T32 T34
(5)
据此,通过自行设计的程序能够求解在简支梁上不同位置加集中质量后移动荷载作用下的各阶频率。 如果要求解其它形式的梁,只要将边界条件改变一下即可,也就是将式(5)稍作调整。
现代振动与噪声技术论文集
四阶频率(Hz) 700
650 600 550 500 450 1 3 5 7 9 11 13 15
移动载荷与三载荷的简支梁上引起的弯矩及剪力通用方程的研究
移动载荷与三载荷的简支梁上引起的弯矩及剪力通用方程的研
究
苏冬
【期刊名称】《起重机》
【年(卷),期】2002(000)001
【摘要】通过对作用在简支梁上的任意的移动载荷与三载荷(移动、集中和均布载荷)引起的弯矩及剪力的研究。
推导出不受任何条件约束即可直接准确地计算出梁上任意位置的弯矩及剪力和最大弯矩及其位置的新方法。
特别用三载荷弯矩及剪力通用方程的建立,把力学中各自独立的移动载荷、集中载荷、均布载荷及其之间相互成为组合时的弯矩及剪力计算方法有机地联系到一起,它们的弯矩及剪力方程是三载荷弯矩及剪力用通方程的特殊形式。
该计算方法比常规的计算方法更严密、科学和准确。
并消除叠加法求最大合成弯矩存在的误差。
【总页数】12页(P1-11,14)
【作者】苏冬
【作者单位】大连大起集团技术中心
【正文语种】中文
【中图分类】TB301
【相关文献】
1.移动载荷作用下简支梁的最大剪力和最大弯矩 [J], 吉子轩
2.任意移动载荷作用于梁上的弯矩研究 [J], 苏冬;申淑玲
3.弯曲梁上剪力、弯矩和分布载荷间微分关系 [J], 张千
4.任意移动载荷作用于梁上的弯矩研究 [J], 苏冬;申淑玲
5.简支梁在移动载荷作用下的最大剪力和最大弯矩 [J], 李英华
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工程力学教程论文--移动载荷作用于简支梁的剪力及弯矩问题研究移动载荷作用于简支梁的剪力及弯矩问题研究-----工程力学论文【内容摘要】应用所学的知识,对简支梁及简支梁在移动载荷作用下的剪力及弯矩进行分析与研究,并且对其应用进行简单的论述。
【关键词】移动载荷简支梁剪力弯矩【正文】1.引言所谓简支梁就是梁的两端搭在两个支撑物上,梁端和支撑物铰接,支撑物只能给梁端提供水平和竖直方向的约束,不能提供转动约束的梁。
简支梁的剪力及弯矩计算是工程力学课程中非常重要的一部分内容。
在课本中,我们需要计算的简支梁截面的剪力以及弯矩,大多都是在简支梁上载荷的位置固定的条件之下。
而在实际工程中,例如载重卡车或火车过桥以及炮弹出膛等现象,都是典型的梁受移动载荷作用的例子。
移动载荷作用于梁的模型广泛地应用于“车辆-桥梁”系统、塔吊和起重机等系统的研究中。
移动载荷是对车辆载荷和重物的简化模型,当载荷移动着经过简支梁时,简支梁中每一横截面上的剪力和弯矩的大小将发生变化。
本文将对这类移动荷载在梁上引起的剪力及弯矩的问题进行分析和讨论。
2.理论概述2.1.剪力任一简支梁截面上的最大剪力都等于其最大的支座反力。
所以,只要求出最大支座反力,即可确定其最大剪力。
然而,支座反力大小是随着移动载荷在梁上位置的不同而变化的。
显然,当移动载荷作用在支座上的时候,支座反力是最大的。
因此,在保证各个移动载荷间的距离不变的条件下,将载荷向右或向左方向移动,直到载荷分别位于两边支座上时,计算反力的大小。
此时,最大支座反力即为该简支梁截面的最大剪力,而移动载荷在梁上的位置即是产生最大剪力的位置。
2.2.弯矩根据弯曲梁上分布荷载q(x),梁横截面上的剪力Q(x)和弯矩M(x)三者之间的微分关系,可以断定,简支梁在载荷作用下的最大弯矩发生在集中载荷作用的载面。
因此,只需计算出每一个载荷下的最大弯矩值,就可找到简支梁的最大弯矩。
由于载荷是移动的,载荷作用截面的弯矩在发生变化。
3.分析计算3.1.单个移动载荷如图分析单个移动载荷作用于梁。
梁上最大弯矩随x的变化是:Mmax=(L-p)x/LMmax是一条抛物线,且当x=L/2时其最大值为pl/4。
不难理解当0<a<L/2时,梁在x=a的D截面上,有Mmax=(L-a)ap/L 当L/2≤a<L时,在x=L/2的梁之中点有最大弯矩Mmax=Pl/4。
3.2.一对移动载荷如图分析一对移动载荷作用于梁。
极值位置,不是x截面,就是在x+a的截面。
这时,A,B的支座反力为:FA= (1-x/L)(P1+P2)-a*P2/L (1)FB= x(P1+P2)/L+a*P2/L (2) C和D截面上的弯矩分别为:MC= FA*x= x(1-x/L)(P1+P2)-a*P2/L (3)MD= FB(L-x-a)= x(L-x-a)( P1+P2)/L+ a*P2((L-x-a)/L(4)当MC取得极值时,有dMC/dx=0,由(3)式可求得:xC=[L(P1+P2)-a*P2]/[2(P1+P2)] (5)将(5)式代入(3)式得:MCmax=(L(P1+P2)-a*P2)^2/[4L(P1+P2)] (6) 当MD取得极值时,有dMD/dx=0,由(4)式可求得xD=[L(P1+P2)-a*(P1+2*P2)]/[2(P1+P2)] (7)将(7)式代入(4)式得:MDmax=(L(P1+P2)-a*P1)^2/[4L(P1+P2)](8) 上述式中的xC和xD分别为MC和MD取得极值的x值。
当P1<P2时,由(6)和(8)式可知,梁上的最大弯矩只能是:Mmax= MDmax(9)Mmax所在的截面是P2作用的D截面上。
由于P1,P2只能在AB之间移动, 所以取得Mmax的x= xD必须满足:0≤x= xD≤L-a (10)如果a也可以变化,由(7)式和(10)式解得能满足(10) 式的a为:0<a≤(P1+P2)L/(P1+2*P2) (11) 这表明当L,P1和P2确定以后,之后使(11)式得到满足时,才可用(9)式求梁上的最大弯矩。
由于前提是P1<P2,所以对P1取极限有:P1→0 (P1+P2)L/(P1+2*P2)=L/2 (12) P1→P2 (P1+P2)L/(P1+2*P2)=2L/3(13)(12)和(13)表明,当P1<P2时,随着P1和P2数值的变化,a只能在(0,L/2]或(0,2L/3]内变化,否则不能用(9)式计算Mmax。
当a满足(11)式的条件下,由(8)式可知,当a逐渐增大时,Mmax= MDmax的值将逐渐减小。
当a=(P1+P2)L/(P1+2*P2)时,由(7)式可知,x=xD=0,即AD=a,P1移到支座A上,这时Mmax 数值最小,由(8)式求得Mmax=L(P1+P2)P2^2/(P1+2*P2)^2=(L-a)a*P2/L(14)当a超出(11)式范围时,即(P1+P2)L/(P1+2*P2)≤a<L时,P1移出支座外。
因此,当P1,P2限制在梁AB上移动时,梁上最大弯矩只能是x=xD=0时的Mmax值,即(14)式。
当P2<P1时,分析结果同理可得,将上述表达式P1,P2互换即可。
当P1≒P2时,易得Mmax=(L-a)ap/L=2Pl/9下面就用两个例题进行论述:例1 已知P1=10kN,P2=40kN,L=10m。
求a分别为2m,5.5m,5.6m 时的最大弯矩。
解:P1,P2限制在梁AB上移动。
因(P1+P2)L/(P1+2*P2)=5.56m,故a=2m时,xD=3.2m,Mmax=115.2kN·m;a=5.5m时xD=0.05m,Mmax=99.01 kN·m;a=5.6m>5.56m,xD=0,Mmax=98.56 kN·m。
例2 已知P1=P2=P=20 kN,L=10m,求a分别为2,6.6,6.7m时的Mmax。
解:P1,P2限制在梁AB上移动。
2L/3=6.67m,故a=2m时,xD=3.5m,Mmax=81kN·m;a=6.6m时xD=0.05m,Mmax=44.89kN·m;a=6.7m>6.67m,xD=0,Mmax=44.22 kN·m。
4.实际应用移动载荷作用于梁有很多实际模型,特列举如下:4.1. 吊车梁吊车梁是支撑桁车运行的路基,用于钢结构厂房中。
吊车梁上有吊车轨道,桁车就通过轨道在吊车梁上来回行驶。
吊车梁跟钢梁相似,区别在于吊车梁腹板上焊有密集的加劲板,为提桁车吊运重物提供支撑力。
4.2. 梁式起重机梁式起重机是起重机中的一种,具有起重机械的特点,是一种作循环、间歇运动的机械。
一个工作循环包括:取物装置从取物地把物品提起,然后水平移动到指定地点降下物品,接着进行反向运动,使取物装置返回原位,以便进行下一次循环。
梁式起重机主要包括单梁桥式起重机和双梁桥式起重机。
4.2.1单梁桥式起重机单梁桥式起重机桥架的主梁多采用工字型钢或钢型与钢板的组合截面。
起重小车常为手拉葫芦、电动葫芦或用葫芦作为起升机构部件装配而成。
按桥架支承式和悬挂式两种。
前者桥架沿车梁上的起重机轨道运行;后者的桥架沿悬挂在厂房屋架下的起重机轨道运行。
单梁桥式起重机分手动、电动两种。
手动单梁桥式起重机各机构的工作速度较低,起重量也较小,但自身质量小,便于组织生产,成本低,适合用于无电源后搬运量不大,对速度与生产率要求不高的场合。
手动单梁桥式起重机采用手动单轨小车作为运行小车,用手拉葫芦作为起升机构,桥架由主梁和端梁组成。
主梁一般采用单根工字钢,端梁则用型钢或压弯成型的钢板焊成。
电动单梁桥式起重机工作速度、生产率较手动的高,起重量也较大。
电动单梁桥式起重机由桥架、大车运行机构、电动葫芦及电气设备等部分组成。
4.2.2双梁桥式起重机双梁桥式起重机由直轨、起重机主梁、起重小车、送电系统和电器控制系统组成,特别适合于大悬挂和大起重量的平面范围物料输送。
所说的应该是桥式起重机,桥式起重机分单梁桥式和双梁桥式。
梁式起重机无此分类。
桥式起重机与梁式起重机起重量不同,梁式是5t及以下,桥式是5t及以上。
4.3. 桥梁荷载桥梁荷载是指桥梁结构设计所应考虑的各种可能出现的荷载的统称,包括恒载、活载和其他荷载。
包括铁路列车活载或公路车辆荷载,及它们所引起的冲击力、离心力、横向摇摆力(铁路列车)、制动力或牵引力,人群荷载,以及由列车车辆所增生的土压力等。
4.3.1铁路列车一般用普通活载和特种活载表示。
普通活载是机车车辆的重量;特种活载是代表某些集中轴重(它对小跨度桥梁及局部杆件的设计起决定作用)。
由于不同型号机车(或车辆)的轴重和轴距不相同,在设计时,应按当时的设计规范所制订的列车活载来进行。
这种活载不仅能概括当前机车车辆的实际情况,还考虑到今后的发展。
4.3.2公路在公路桥上行驶的车辆种类很多,而且出现机率不同,因此把大量出现的汽车排列成队,作为计算荷载;把出现机率较少的履带车和平板挂车作为验算荷载。
为经济起见,对验算荷载可用较小的安全系数。
4.3.3冲击力列车、车辆活载对桥梁结构所产生的动力效应中,铅直方向的作用力称冲击力、它使桥梁结构增加的挠度或应力对荷载静止时产生的挠度或应力之比称为动力系数μ,也称冲击系数。
在规范中称1+μ为冲击系数。
它和桥梁类型及跨度有关,一般可用下式表示:式中A、B为随桥梁类型而变的参数;L为桥梁跨度。
4.3.4人群荷载铁路桥梁道碴桥面的人行道在离梁中心2.45米以内定为1000公斤/米2(10千牛/米2),以外为400公斤/米2(4千牛/米2),明桥面的人行道均为400公斤/米2(4千牛/米2)。
公路一般规定为3千牛/米2;城市郊区或行人密集地区一般为3.5千牛/米2,或可参照所在城市设计的规定予以确定。
5.结语研究移动载荷作用于简支梁的剪力及弯矩对于公路、铁路以及桥梁等基础设施的建设具有很大帮助;对于起重机等大型工程设备的改良与优化也有理论指导作用。
本文对移动载荷作用于简支梁上引起的剪力及弯矩进行了计算与分析,对于梁的工程设计有一定参考价值。
【参考文献】1.《工程力学教程》.高等教育出版社,20092.《简支梁在移动载荷作用下的最大剪力和最大弯矩》李英华,山西机械.19943.《任意移动载荷作用于梁上的弯矩研究》,苏东.起重运输机械.19994.《移动载荷作用下简支梁的最大剪力和最大弯矩》吉子轩,维普资讯,20025.《关于简支梁绝对最大弯矩计算中值得注意的一个问题》,尹海云,尹海雄吉林水利,20126.《简支梁的绝对最大弯矩》范坤杰哈尔滨工业大学(威海)7.中国百科网.建筑百科。