车桥耦合振动分析软件

动力学主要仿真软件

基于多体系统动力学原理的机车车辆分析软件在90年代初的发展已是如日中天。

其中几个比较著名的软件如下：MEDYN软件MEDYN软件是由德国航空航天研究所于1984年推出的多体系统模拟软件。

D.Wallrapp ，C.Futher，W.kortum等为此花了近十年的时间。

该软件适用于铁路、公路车辆、磁悬浮车辆以及一般机械系统动态模拟计算，程序用Fortran77编写。

其较早的版本均在文本环境中进行包括刚体数目、坐标位置、刚体间连结、外界激扰及输出变量等的定义，使用较为复杂。

MED YN在绝对坐标系中定义系统后由程序自动完成系统方程的生成，通过选择不同的模块进行包括静力学、动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分、准线性化等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

MED YN的建模、计算功能极强，提供了带有FEM程序的弹性体前处理模块、广泛的线性分析方法以及较强的后处理模块。

VAMPIRES 件1989年，由英国铁路道比研究所推出的VAMPIRES件，是专门针对铁路机车车辆系统开发的，软件具有自动建模功能，能完成包括轮对模拟、蠕滑力计算、轨道曲线、轨道不平顺输入以及动力学特性预测，程序也可以考虑车体的模态。

软件采用相对坐标系，通过人机对话的方式来定义机车车辆结构的几何尺寸和参数，也可按规定格式输入数据文件，利用建模子程序，自动生成用矩阵形式表示的系统运动方程，給分析计算提供统一的模型。

VAMPIRE!模比较方便，计算效率高，但仅能用于不带刚性约束车辆系统分析计算，VAMPIRES 重客车系统建模，计算功能全面。

同样可以实现包括动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

NUCAR软件NUCAR软件是由北美铁路协会(AAR下属的普韦布洛试验中心(TTC幵发的，其1.0版本在1989年面世，NUCAR软件也是应用多体系统动力学方法采用相对坐标系进行机车车辆系统的自动建模，由于其针对以货车为主的铁路机车车辆进行模拟计算，因此程序中镶嵌了货车所特有的斜楔减振器以及心盘、旁承等摩擦模块，而且程序不像MEDYN那样庞大，Version2.1及以前的版本的机车车辆系统数据准备均在文本环境中进行，在Version 2.3的版本中增加了较强的可视化前后处理功能。

大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动研究的开题报告

大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动研究的开题报告一、选题背景钢桥结构的设计和振动控制一直是结构工程领域的研究热点之一。

近年来，大跨度异形钢拱桥得到了广泛应用，其结构形式独特、视觉效果良好、抗风抗震性能好等优点，但该结构在使用过程中存在车桥耦合振动问题，为保证大跨度异型钢桥的结构稳定性和可靠性，必须对其车桥耦合振动特性进行深入研究。

二、研究内容和意义本文立足于车桥耦合振动特性研究，主要内容包括：1.研究大跨度异形钢拱桥的结构特点和设计参数，分析其在使用过程中存在的车桥耦合振动问题。

2.建立大跨度异形钢拱桥车桥振动模型，探究车桥振动的形式和影响因素。

3.运用现有的振动控制方法，比如主动、半主动和被动控制等，对大跨度异形钢拱桥进行振动控制。

通过以上研究，可以全面研究大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动特性，提出相应的振动控制方案，为保证大跨度异形钢桥的结构稳定性和可靠性提供理论依据和实践指导。

三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要包括理论研究和数值仿真两个方面。

具体技术路线为：1.收集大量关于大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动的文献资料。

2.建立大跨度异形钢拱桥车桥振动数学模型，采用数值计算方法分析车桥耦合振动特性。

3.借助ANSYS等有限元分析软件对大跨度异形钢拱桥逐步建模，进行建立桥梁的振动响应方程，分析并求解模型的动力学特性。

4.运用MATLAB等数值计算软件，比对实验数据和仿真数据，验证分析结果的准确性。

四、研究计划第一年：1.收集大量关于大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动的文献资料，分析其问题和特点。

2.建立车桥耦合振动理论模型，分析其振动特性。

第二年：1.借助ANSYS等有限元分析软件对大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动进行仿真，并验证分析结果的准确性。

2.通过对仿真结果的分析，探究大跨度异形钢拱桥的振动特点，并提出振动控制方案。

第三年：1.运用现有的振动控制方法，对大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动进行控制。

2.对振动控制效果进行实验验证，提出优化的振动控制方案。

MSC软件应用于铁路桥梁车桥耦合动力响应分析

维普资讯
第１５卷增刊
２０年９月０６
文章编号：０６０７ｆ０６Ｓ一３１０１０ —８１２０）ｌ０９ —４
计算机辅助工程
ＣＯＭＰＵＴＥＲＤＥＤＡＩＥＮＧＩＮＥＥＲｎ、ＪＧ
Ｖｏ．５Ｓｐ１１ｕｐｌＳｐ２０ｅ．０６
图５ＭＳｄｍｓ的车桥整体模型ＣＡａ中
分别以２０ｋｇ～２ｍｈ之间共８５ｒｈ４０ｋ／ａ种车速进
行仿真计算，计算结果可以给出各种车速条件下动车、拖车的最大车体振动加速度、舒适度、脱轨系
数、横向轮轨力和轮重减载率．同时给出桥梁跨中截面的最大竖、横向动挠度及振动加速度等计算结果，以下就车速３０ｍｈ的工况分别说明．０／ｋ
转向架和车体模型构造好以后，就可以进行单
车装配，根据实际的车辆定距进行单车装配．Ｃ３ＩＥ列车为动力分散型，节车为一个动力单元，节为４８
一
个最小编组，单车模型构造好以后，设置各节车
之问的连接，进行列车编组．节的编组如图１８所示．
ＩＥ高速列车为例，应用ＭＳＣ３Ｃ软件进行车桥耦合
ｍ，高低不平顺幅值７９ｍ，向不平顺幅值５．５ｍ轨．５
２２轮轨模型．
车轮踏面采用ＬＭ磨耗型踏面，钢轨为中国Ｔ０６
钢轨，轮轨问摩擦系数Ｏ．．３
３桥梁模型的建立
应用ＭＳａａ按照京沪铁路客运专线３ＣＰｔｎｒ２ｍ简支梁桥的实际尺寸建立桥梁的三维有限元模型，墩高２墩身尺寸为６ × ３０ｍ，．８．ｍ、壁厚０３．ｍ５的矩形空心墩，墩梁问支座采用主从约束方程来处理；单元采用８结点空间等参单元；考虑到ＭＳＣＡａｓ的计算效率问题，该模型共建５跨，总共ｄｍ７９个结点，８个单元．１９４４５模型如图２所示．

ansys位移耦合法

ansys位移耦合法
ANSYS位移耦合法是一种实现车-桥耦合振动分析的方法，可以考虑车辆和桥梁之间的相互作用。

在进行车-桥耦合振动分析时，通常将车辆模型和桥梁模型视为两个分离的实体，并通过位移联系耦合成一个系统。

这种方法需要确保车辆和桥梁的位移协调一致，以模拟它们之间的相互作用。

在ANSYS中，可以使用位移耦合法来实现这种协调。

具体的步骤可能因分析的特定情况而有所不同，但通常包括以下步骤：
1.建立车辆模型和桥梁模型，并确保它们具有适当的边界条件和载荷条件。

2.将车辆和桥梁通过位移耦合在一起。

这可以通过在ANSYS中设置相应的约束条件来实现。

3.进行振动分析，考虑车辆和桥梁之间的相互作用。

这可以通过施加适当的激励和边界条件来模拟实际情况。

4.对结果进行后处理，以分析车-桥耦合系统的振动特性和相互作用。

需要注意的是，位移耦合法需要仔细地处理约束条件和边界条件，以确保结果的准确性和可靠性。

此外，在进行车-桥耦合振动分析时，还需要考虑其他因素，如车辆的动力学特性、道路条件、交通环境等，以获得更准确的分析结果。

基于ANSYS-UM联合仿真的减振支座减隔振性能研究

城市道桥与防洪2019年5月第5期摘要：列车通过桥梁时产生巨大的振动，车致桥梁振动通过支座传递至桥墩，再通过桥墩传递至地基及周围环境引发环境的振动污染。

采用ANSYS 和UM 软件建立车线桥耦合振动大系统进行车桥耦合联合仿真，计算得到与支座连接处的梁底和桥墩在分别使用普通球型支座和新型减振球型支座时的动力响应数据。

结果一致表明：采用减振球型支座时桥梁上部车致振动传递至桥墩时起到明显的隔振效果；关键词：车桥耦合振动；联合仿真分析；减振支座；动力响应；减隔振中图分类号：U239.5文献标志码：B文章编号：1009-7716（2019）05-0241-04基于ANSYS-UM 联合仿真的减振支座减隔振性能研究收稿日期：2019-01-11作者简介：梁文伟（1991—），男，在读研究生，从事车桥耦合振动仿真、轨道交通减振降噪研究工作。

梁文伟1，2，钟玉平1，2，王勇1，2（1.中国船舶重工集团公司第725研究所，河南洛阳471000；2.洛阳双瑞特种装备有限公司，河南洛阳471000）DOI:10.16799/ki.csdqyfh.2019.05.0661概述当车辆以一定速度通过桥梁时，使桥梁产生振动、冲击等动力效应，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题，就是车辆与桥梁之间的耦合振动问题[1]。

车辆动力作用引起桥梁上部结构的振动可能使结构构件产生疲劳，降低其强度和稳定性；桥梁振动过大可能会对桥上车辆的运行安全和稳定性产生影响[2]；并且随着近年我国经济的飞速发展，车辆运行速度大大提高，桥梁结构趋于大跨化、轻型化，使车桥耦合振动问题日益突出，因此分析影响车桥耦合振动的因素越来越受到工程界的重视[3]。

随着桥梁现代化建设的不断发展，对桥梁自身的可靠性要求越来越高，而其减振和抗冲击性能是其中非常重要的指标[4~5]。

建立车线桥耦合振动大系统，并分别模拟普通球型支座和减振支座对桥墩墩顶振动的影响，得到插入损失，振级落差等衡量减振支座减隔振效果的核心数据。

MATLAB在车桥耦合振动问题中的应用研究

ｍｂｂＣ（＋ｔｙｌ
．
Ｖｙ）ｔｂｔａ０ｃｙｙ争ｂａ０十１－１）｝ｈｌ－七ＹＹ＋２－２（一（十
据以上编程思想，结合ＭＴＡＡＬＢ的语法，编制了基于ＯＥＤ
量和阻尼的影响。作为移动荷载的车辆采用二分之一车模型，
ｊ２ｙｂ０）０（（＋ａｔ＝
（）５
简化为两系的弹簧一阻尼一质量系统，＂为车体质量，ｂ１ｂ１１Ｊ为车体的点头刚度，＂为构架质量与轮对质量之和，１１１ｋ为轮对一侧
收稿日期：０７０ — ０２ｏ—８３作者简介：丽（９３）女，李１７一，工程师，专业：公路与桥梁。
二系垂向刚度，Ｃ为转向架一侧二系垂向阻尼，为车辆通过ｖ
桥梁时的速度伪～恒量）。根据欧拉一贝努利梁假设，桥梁系统
的振动方程为：
技术改造决策更加科学、改造技术方案更加经济合理、铁路提
速更加安全可靠，具有重要的社会意义、经济价值和广泛的应
数值求解方法相比较，在保证精度的前提下，缩短了计算所需
的时间。
１系统的建模
６ｌ）ｆｙ．，ｆ（｛６＝其他 ≤ ．（｛。ｆ＜半；ｆ０－（ｆ１ … … ）…其他．：¨ －＝‘ ．ｌ－６１
【０
…
（３）
由对车辆系统的受力分析可知：
（广西桂通公路工程监理咨询有限责任公司，广西南宁５０２）３０３
摘要：动荷栽质量的影响给荷栽一梁系统的振动方程的求解与研究带来很大的困难。本文利用ＭＡＬＢ对二分之一车模型作用移桥ＴＡ下简支粱的车桥耦合振动方程进行研究，以一座大跨斜拉桥为例，究了汽车以各种速度通过桥梁时斜拉桥的动力响应。实践证明：研基于ＭＡＴＡＢ内部函数ＯＤＬＥ求解系统运动方程组的二次开发函数，较好地解决了车桥耦合振动问题的数值求解，在保证精度的前提下，缩短了计算所需的时间。关键词：ＭＡＴＡ耦合；ＬＢ；移动荷栽中图分类号：４７０６文献标识码：Ａ文章编号：７ — ４￣（０７１ — ｏ２－３１２５５２０）０２．６００

浅谈ANSYS中车桥耦合振动的实现方法与应用

浅谈ANSYS中车桥耦合的实现方法与应用作者：黄江广安区交通运输局摘要：弹簧移动质量的振动问题可通过大型通用结构有限元软件ANSYS进行分析解决，解决方法有三种，分别为：位移耦合法、生死单元法和位移接触法。

这三种方法各有优势与适用范围，本文对相关方法的具体情况作出简要介绍，并采用简单算例通过位移接触法进行应用介绍，阐述了车桥耦合振动仿真模拟的一般步骤，有利于读者了解这方面的内容。

关键词：位移耦合生死单元位移接触1前言车桥耦合振动问题是桥梁振动理论中的一项难题，随着大型通用有限元软件的开发，车桥振动模型在逐步得到精确化模拟，根据不同的车桥模型应有不同的模拟方法。

以下结合大型通用结构有限元软件ANSYS将三种模拟方法及应用作简要介绍。

2方法介绍位移耦合法位移耦合法的思路是仅创建一个质量单元模拟移动质量，根据移动速度对移动质量施加不同的水平约束位移，将移动质量与所移动到位置处的节点竖向位移耦合。

采用位移耦合法时赢注意以下几点：①因移动质量与梁上节点耦合，因此移动质量只能从梁上一个节点移动到下一节点，而从一个节点移动到下一节点为一个荷载步。

在一个荷载步中若设置多个子步，当KBC=0时会造成还没有移动到下一节点时就耦合自由度，也就是耦合位置不对；当KBC=1时，虽然在第一子步到达下一节点位置，即耦合位置正确，但中间收敛结果所产生的速度和加速度会对计算造成“污染”，因此无论KBC 如何设置，宜将NSUBST设置为1。

②阻尼问题。

ANSYS完全法瞬态动力分析不能设置模态阻尼比，但可用质量阻尼系数α和刚度阻尼系数β等效（Rayleigh阻尼假定），但正是因为Rayleigh 阻尼假定会造成ANSYS计算时产生“虚假”阻尼（α×质量矩阵），而理论推到中没有此项。

因此考虑阻尼进行结果对比时可仅考虑刚度阻尼。

③采用CP命令耦合自由度时，因自由度为线性耦合，不适合大变形情况。

如打开大变形，ANSYS计算的梁体位移、速度和加速度正确，但移动质量位移和加速度虽然趋势基本一致，但数值均存在很大误差或数值不正确，且误差随速度增大而增大。

基于ANSYS的弹性支座对桥梁减振作用仿真分析

梁文伟钟玉平宋建平王勇
（中船重工集团有限公司第七二五研究所，洛阳双瑞特种装备有限公司，河南洛阳４７１０２３）
摘要：通过分析列车过桥过程中的耦合振动，提出了不同刚度弹性支座在车桥系统减振中有何作用的问题，并采用ＡＮＳＹＳ软件
进行仿真计算，得出桥梁在使用不同竖向刚度的弹性支座时的减振效果。结果表明：支座的竖向刚度取３００ｋＮ／ｍｍ比较适宜，对
整个桥梁的竖向减振最有利。
关键词：车桥耦合振动，仿真分析，弹性支座，减振
中图分类号：Ｕ４４１．３
文献标识码：Ａ
近年来，随着桥梁跨度的不断增大、轨道交通列车速度的持上［５］，即构成轨道交通铁路减隔振结构［６，７］。如图１所示，它是一
续提高、车辆轴重的逐步加大，列车引起的桥梁振动越来越受到种质量—弹簧隔振系统，是降低基础传振和传声的最有效方
随着轨道交通振动噪声问题逐渐加剧，为了消除城市轨道交无质量的Ｂｅａｍ３单元连接各单元。
通的负面影响，工程上主要通过三种途径实现减振降噪，即减小振源强度、削弱振动传播及建筑物隔振［３］。降低振源的振动强度和削弱振动的传播控制措施主要有：浮置板、弹性支承块、高弹性扣件、道碴垫、钢轨下橡胶垫板、铁垫板下橡胶垫板、钢轨和车轮的处理、声屏障、隔振沟、缓冲带、围栏桩、钢轨粘贴阻尼材料等［４］。建筑物隔振是在建筑基础增加弹性支撑实现的。
·１５８· 第２０４４１卷８年第１３１１期月
山西建筑
ＳＨＡＮＸＩＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ
ＮＶｏｏｖｌ．．４４２Ｎ０ｏ１．８３１
文章编号：１００９６８２５（２０１８）３１０１５８０３

车桥耦合matlab程序

车桥耦合matlab程序车桥耦合（Vehicle-Bridge Interaction, VBI）是一个复杂的多体动力学问题，它涉及到车辆动力学和桥梁动力学的相互作用。

在进行车桥耦合分析时，通常需要考虑车辆的悬挂系统、轮胎与桥面之间的接触力、桥梁的模态特性等因素。

在MATLAB中实现车桥耦合的程序，通常包含以下几个步骤：1. **定义车辆模型**：包括车体、悬挂系统、轮胎等组成部分的动力学模型。

2. **定义桥梁模型**：可以是简单的梁模型，也可以是更复杂的有限元模型。

3. **建立接触模型**：描述轮胎与桥面之间的相互作用。

4. **集成车辆与桥梁模型**：将车辆模型和桥梁模型集成到一个系统中。

5. **数值求解**：使用数值方法（如Runge-Kutta法）求解车桥耦合系统的运动方程。

6. **结果分析与可视化**：对计算结果进行分析，并通过图表等形式进行可视化展示。

以下是一个非常简化的车桥耦合MATLAB伪代码示例，用于说明上述步骤的实现方式：```matlab% 假设车辆和桥梁都是一维的，仅考虑垂直方向的运动% 车辆参数m_vehicle = 1000; % 车辆质量k_suspension = 20000; % 悬挂系统刚度c_suspension = 1000; % 悬挂系统阻尼% 桥梁参数m_bridge = 10000; % 桥梁单位长度质量EI = 1e7; % 桥梁抗弯刚度L = 50; % 桥梁长度N = 50; % 桥梁离散化后的节点数dx = L / (N - 1); % 单元长度% 时间参数t_end = 10; % 模拟总时间dt = 0.01; % 时间步长t = 0:dt:t_end; % 时间向量% 初始化车辆和桥梁的位置、速度等状态变量% ... (此处省略初始化代码)% 主循环，进行时间积分for i = 1:length(t) - 1% 计算当前时刻的桥梁响应（可以使用模态叠加法或有限元法）% ... (此处省略桥梁响应计算代码)% 计算当前时刻轮胎与桥面的接触力（依赖于轮胎模型和桥面位移）% ... (此处省略接触力计算代码)% 根据接触力、悬挂系统特性和上一时刻状态更新车辆状态（位置、速度）% ... (此处省略车辆状态更新代码)% 保存当前时刻的状态变量，以便后续分析或可视化% ... (此处省略状态保存代码)end% 结果分析和可视化% ... (此处省略结果分析和可视化代码)```请注意，上述代码仅作为概念示例，并未提供完整的车辆模型、桥梁模型或接触模型的实现细节。

车桥耦合振动响应分析程序

基于ANSYS软件编制的车桥耦合振动响应分析程序
考虑惯性力作用下的车桥相互作用，路面不平顺，车速，车重，等因素下的响应分析，有助于相关单位进行桥梁的检测，毕业生的论文设计，期刊论文的撰写等。

联系邮箱：ambitionsun@桥梁结构动力响应是桥梁工程动力学研究中的一项重要课题。

前人已经从理论和实践上证实了，在移动车辆荷载作用下，桥梁结构将产生比栩同静荷载作用下更大的变形和应力。

随着新技术和新材料的飞速发展，桥梁结构己渐趋轻柔化，其在车辆荷载作用下的动力问题愈加不容忽视。

桥梁采用梁单元模型，考虑车辆单元与桥梁单元的位移协调条件，建立了汽车与桥梁相互作用的车桥耦合单元。

按照有限元方法，形成汽车与桥梁相互作用的整体系统方程，并采用纽玛克贝塔法求解。

提出的方法具有通用性，适用于各种型式桥梁的汽车振动计算。

根据本文提出的方法，编制了运行汽车荷载作用下桥梁动力反应的计算程序。

移动常量力模型、移动质量模型、移动簧上质量模型等各种不同的车辆模型。

选取简支粱桥和连续梁桥2个实例，在各种车辆模型及各种车辆速度作用下，对桥梁的冲击系数进行了全面的计算和比较。

列车—桥梁耦合系统随机振动响应分析

章采用随机振动的虚拟激励法，将轨道不平顺激励转化为虚拟激励，并利用MATLAB软件自编程序，采用数值方法分离迭代求解系统的虚拟响应，进而求得列车与桥梁子系统随机响应的时变功率谱和标准差，据此分析了系统的随机振动特性。

关键词：非平稳随机振动车桥耦合系统虚拟激励法1.列车—桥梁耦合系统动力学方程1.1桥梁子系统运动方程采用平面梁单元法对桥梁结构进行离散，桥梁子系统运动方程见式（1）。

（1）式（1）中：平面梁单元节点有3个自由度，，-梁单元节点的轴向位移；-竖向位移；-面内转角；-质量矩阵；-阻尼矩阵；-刚度矩阵；-外力矩阵。

1.2车辆子系统运动方程车辆—桥梁垂向耦合振动系统模型如图1所示。

图1中：k 1、c 1分别为转向架与轮对之间一系悬挂的弹簧刚度和阻尼系数；k 2、c 2分别为车体与转向架之间二系悬挂的弹簧刚度和阻尼系数。

l t 与l c 分别为车辆轴距之半、车辆定距之半。

车辆具有10个自由度，分别为：z t 1、βt 1-前转向架沉浮运动和点头运动；z t 2、βt 2-后转向架的沉浮运动和点头运动；z c 、βc -车体的沉浮运动和点头运动；z w 1~z w 4-4个轮对的沉浮运动。

车辆子系统的运动方程见式（2）。

（2）式（2）中：假定轮对与轨道密贴接触，则车辆有6个独立的自由度，T，-质量矩阵、-阻尼矩阵、-刚度矩阵、-外力矩阵。

1.3车辆-桥梁耦合系统动力学方程假定轮对与轨道密贴接触，由车辆子系统与桥梁子系统的位移协调关系，得到系统的动力学方程如式（3）所示。

（3）其中：式（3）中：、、——桥梁子系统的质量、阻尼和刚度矩阵，均包含列车车轮作用；、-桥梁子系统和车辆子系统相互作用的刚度、阻尼子矩阵；其余参数的含义同前。

与分别为耦合系统所受到的轨道不平顺随机激励和重力作用下的确定性激励，分别表示如式（4）。

（4）式（4）中：-车体质量；-转向架质量；-轮对质量；-将轨道不平顺转化为系统等效节点荷载的矩阵；-将轨道不平顺一阶导数转化为系统等效节点荷载的矩阵；-将轨道不平顺二阶导数转化为系统等效节点荷载的矩阵；-考虑车轮间距引起的轮轨接触点处轨道不平顺随机激励时图1 车辆—桥梁垂向耦合系统模型4/ 珠江水运·2018·05滞性的矩阵；-第i个车轮所受的作用力向桥梁子系统有限元模型平面梁单元节点分解时所用的分解向量。

宜万铁路狮子口大桥车桥耦合振动仿真分析

车以不同速度匀速通过该桥时车桥系统的空间振动响
图１主桥总体布置（位：ｌ单ｅｎ）
采用空间杆系有限元法，桥梁结构进行离散，对
墩、梁均采用空间梁单元模拟，据建立的全桥结构计根算模型，计算桥梁的自振特性。其中前ｌ０阶自振频率及相应振型的计算结果见表１。桥梁结构的一阶横向弯曲振型对应的频率为０７１Ｈ，阶垂向弯曲振型．８ｚ一对应的频率为１５８Ｈ，．９ｚ自编程序与ＡＳＳ计算结果ＮＹ
２１轨道不平顺．
收稿日期：０１０ — ０修回日期：０２０ — ０２１ —９２；２１ —２２
我国干线轨道谱与美国六级谱相当
道不平顺采用美国六级谱。
，此轨因
作者简介：威（９７）男，苏南通人，士研究生。韩１８一，江硕
ｌ．０Ｉ，０７道碴槽宽８４两侧人行道各１１按ｎ．０ｍ，．５ｍ，
的激励源，对列车以不同速度通过桥梁时的空间耦合
振动响应进行研究 … 。
传统铁路桥梁的设计方法是通过动力系数来考虑列车过桥时对桥梁的动力作用。普通线路上的列车运
误差较小（．％）振型相同。 ≤０４，
应。根据桥梁结构自振特性以及车一桥耦合振动分析结果从脱轨系数、稳性指标等方面对列车运行的安平

基于ANSYS的车桥耦合动力分析

基于ANSYS的车桥耦合动力分析谢秉敏;向中富;王小松;王少怀【摘要】To analyze the dynamic interaction between bridge and vehicle accurately, the dynamic balance equation of vehicle-bridge coupling system is deduced by the D' Aiembert method. By coupling of vehicle vibration and bridge vibration with compatibility equ- ation of displacement and contact equations of vehicle-bridge interaction, equations of vehicle-bridge coupled vibration are established and implemented with ANSYS. The results are identical to those from superposition method of vibration mode, and it proves that the algorithm is valid and effective enough to analyze the vehicle-bridge coupling vibration system.%为准确分析车桥之间的相互作用,根据达朗贝尔原理推导出了车桥系统动力平衡方程.通过位移协调方程及车桥相互作用联系方程,将车桥两系统耦合起来并通过ANSYS实现.数值算例表明:运用基于ANSYS车桥耦合动力分析方法所得结果与利用振型叠加法所得结果吻合良好,表明该方法是正确而有效的,可用于分析各种车桥耦合振动问题.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(031)005【总页数】4页(P935-938)【关键词】车桥耦合;振动;数值算法【作者】谢秉敏;向中富;王小松;王少怀【作者单位】重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074;重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074;重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074;重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074【正文语种】中文【中图分类】U441.3车辆通过桥梁时将引起桥梁结构的振动，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题就是车辆与桥梁之间振动耦合的问题［1］。

基于UM的高速客车—桥耦合动力学仿真分析

基于UM的高速客车—桥耦合动力学仿真分析利用UM建立CRH2型车多刚体动力学模型，通过有限元分析软件ANSYS 建立桥梁的参数化模型，并对桥梁进行柔性化处理，通过接口模块UM_ANSYS 将桥梁有限元模型导入UM。

仿真分析了在不同速度下车辆通过桥梁时，桥梁的振动特性以及车辆脱轨系数、轮重减载率等动力学性能；标签：UM；车-桥耦合；分析Abstract：The multi-rigid-body dynamics model of CRH2 vehicle is established by UM，the parameterized model of bridge is established by finite element analysis software ANSYS，and the bridge is treated by flexibility. The finite element model of bridge is imported into UM by interface module UM_ANSYS. The vibration characteristics of the bridge，the vehicle derailment coefficient and the wheel load reduction ratio are simulated and analyzed when the vehicle passes the bridge at different speeds.Keywords：UM；vehicle-bridge coupling；analysis車桥耦合振动以工程振动理论为基础，它主要分析力学特别是动力学和计算力学。

研究车桥耦合，试验和理论都是不可缺少的手段[1]。

随着高速铁路的发展，列车运行速度大幅度提高，各种动力作用急剧上升，车桥振动响应加强。

车桥耦合振动数值分析

ｄ＇Ａｌｅｍｂｅｒｔｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ＩｎｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆＮｅｗｍａｒｋｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐａｌｓ，ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒｖｅｈｉｃｌｅ－ｂｉｒｄｇｅｃｏｕｐｌｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍａｒｅｃｏｍｐｉｌｅｄ．ＴｈｉｓｐｒｏｇｒａｍａｎｄＲｕｎｇｅ－Ｋｕｔｔａｍｅｔｈｏｄａｒｅｕｓｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｓｏｍｅｓｉｍｐｌｙｓｕｐｐｏｓｅｄｂｅａｍｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｉｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｒｏｕｇｈｅｘａｍｐｌｅａｎａｌｙｓｉｓｔｈａｔｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｈｉｓｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｒｅａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｏｒｆａｎａｌｙｚｉｎｇｖｅｈｉｃｌｅ－ｂｉｒｄｇｅｃｏｕｐｌｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｖｅｈｉｃｌｅ－ｂｉｒｄｇｅｃｏｕｐｌｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎ；ｖｉｂｒａｔｉｏｎｂａｌａｎｃｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌｐｒｏｃｅｄｕｒｅ

车-桥耦合振动对大纵坡桥梁的影响分析

车-桥耦合振动对大纵坡桥梁的影响分析叶鹏飞打毛国辉打俞博2(1.江西省天驰高速科技发展有限公司，江西南昌332000)(2.江西省长大桥隧研究设计院有限公司，江西南昌330200)摘要：文章利用Ansys APDL语言二次开发，开发了车-桥耦合振动约束方程法的求解计算程序，并利用该程序分析车辆以匀变速度通过桥梁时,对桥梁纵向振动的影响，并将分析结果与桥梁规范中的汽车制动力进行比较,得出车-桥耦合振动对桥梁纵向位移影响程度。

关键词：车-桥耦合;大纵坡;制动力0前言我国有着广阔的山区，沟壑、山地和高原分布面积大。

为降低桥梁高度和减少工程造价,许多山区公路的桥梁纵坡接近4%,匝道部分纵坡达4%以上。

大纵坡、高墩、大跨度成为山区高速公路桥梁的重要特征。

桥梁在设计时，桥面纵向水平力计算主要依据《公路桥涵设计通用规范》,没有考虑车辆在桥上行加速、减速驶过程中耦合振动对大纵坡桥梁产生的动态影响。

本文基于Ansys平台开发了车-桥耦合振动约束方程分析法,对车辆过桥时车桥耦合振动对桥梁纵向位移的影响程度进行分析。

1桥梁规范中的汽车制动力计算根据《公路桥涵设计通用规范JTGD60-2015》(以下简称桥梁通规)可知,汽车制动力是根据同向行驶汽车活载进行计算确定，计算制动力是汽车活载不考虑冲击系数。

具体规定如下：(1)汽车制动力标准值:根据《桥梁通规》规定的每个车道上的汽车制动力标准值为其对应车道荷载在其对应的加载长度(需要考虑纵向折减)上的荷载总和的10%,对公路-I级荷载汽车制动力标准值不小于165kN,对公路-域级荷载汽车制动力标准值不小于90kN；(2)横向折减系数，根据《桥梁通规》规定同向行驶多车道需要考虑横向折减系数,2车道的汽车制动力标准值应为1车道的2倍,3车道的汽车制动力标准值应为1车道的2.34倍,4车道的汽车制动力标准值应为1车道的2.68倍；(3)制动力作用点：根据《桥梁通规》规定汽车制动力的作用点为桥面以上1.2m处，但是在进行计算墩台时，制动力的作用点可移动至支座铰中心或底座面处;在进行刚构桥、拱桥计算时,制动力的作用点可移动至桥面，但不应考虑因此产生的附加竖向力和力矩；(4)板式支座制动力传递:对于简支梁、桥面连续简支梁、柔性墩台的连续梁排架设置板式橡胶支座，制动力应按照支座和墩台抗推刚度集成进行分配和传递。

公路桥梁车桥耦合振动数值分析方法_刘世忠

2014年1月郑州大学学报（工学版）Jan．2014第35卷第1期Journal of Zhengzhou University （Engineering Science ）Vol.35No.1收稿日期：2013－09－13；修订日期：2013－11－06基金项目：高等学校博士学科点专项科研基金资助项目（20090205110002）；太原科技大学校青年科技研究基金（20113018）．作者简介：刘世忠（1978－），男，山西晋城人，太原科技大学讲师，博士研究生，主要从事车桥耦合动力分析与研究，E-mail ：lszll888@sina．com．文章编号：1671－6833（2014）01－0094－05公路桥梁车桥耦合振动数值分析方法刘世忠1，2，刘永健2，程高2，王旭2，李娜2，赵明伟1（1．太原科技大学交通与物流学院，山西太原030024；2．长安大学陕西省公路桥梁与隧道重点实验室，陕西西安710064）摘要：针对公路桥梁车桥耦合振动响应分析的复杂性，结合分离迭代法原理与车辆动力学理论，提出了基于ANSYS 的车桥耦合振动响应数值分析方法．将车辆模型与桥梁模型分别独立建于ANSYS 软件环境中，利用约束方程实现任意时刻车轮与桥面接触点的位移协调关系（力的平衡关系自动满足），基于ANSYS 瞬态动力学求解功能，采用APDL 编程实现车辆（车流）过桥的耦合动力时程响应分析，并与相关文献算例结果进行了定量比较．研究结果表明：该方法精度较高，与文献结果对比，光滑路面下响应相对误差均在5%以内，考虑桥面平整度时响应趋势基本一致；该方法在任意载荷步处不需要迭代计算，避免了复杂程序设计，极大地提高了分析效率．关键词：桥梁工程；公路桥梁；数值分析；车桥耦合振动；动力响应；有限元法；约束方程中图分类号：U441．3文献标志码：Adoi ：10．3969/j．issn．1671－6833．2014．01．0220引言近年来，随着中国桥梁设计分析能力及施工技术水平的快速发展与车辆生产制造工艺的大幅提高，桥梁结构轻型化与交通高速重载化趋势日益增强，公路桥梁车桥动力相互作用问题愈显突出，已成为桥梁设计、施工、运营与养护全寿命阶段必须加以考虑与解决的问题［1－3］．目前，国内外车桥耦合振动问题的研究方法主要可分为现场实测法、经典理论解析法、模型试验法与数值分析法4类［2－3］．现场实测法是早期车桥耦合振动主要采取的研究方法，其费工费时，所得结果是对所有因素的一个综合反映，不能形成严密的理论体系；经典理论解析法受计算条件的限制，采用简化的车辆与桥梁模型进行近似地计算，分析精度难以保证；模型试验法试验设计复杂，费用昂贵，且难以考虑实际交通荷载的随机性；20世纪60、70年代，电子计算机与有限单元法的问世与发展，使得车桥耦合振动研究从车桥系统的力学模型、激励源的模拟到研究方法与数值计算手段等都有了质的飞跃，数值分析方法开始被国内外学者广泛应用于各类桥梁的车桥耦合振动响应研究中［4－6］．但现有数值方法大多需推导车桥系统的振动方程，并编制专用分析求解程序，车桥振动分析实现复杂，不便于工程人员掌握与应用．施颖、宋一凡等提出基于ANSYS 的车桥耦合振动分析法，虽可解决公路复杂桥梁的车桥振动问题，但需迭代计算，不适合车流作用下的车桥耦合振动分析［7］；蒋培文、贺拴海等充分利用大型通用有限元分析软件ANSYS ，避免了车桥系统运动方程的推导，但其在任意时刻车轮与桥面位移协调关系方面存在一定的近似性，且仅适用于梁单元［8］．因此，寻求一种高效实用的车桥耦合振动分析方法对公路桥梁车桥耦合振动研究具有重要的理论价值及工程实际意义．1车桥耦合振动分析模型车辆与桥梁模型是车桥耦合振动的重要影响因素，有限元软件ANSYS 拥有丰富的单元库与材料模型库［9］，能建立比较精准的车辆与桥梁模型，从而极大地提高车桥振动分析的精度．1．1车辆结构模型汽车是一个复杂的振动系统，应根据所分析的问题进行适当简化［10］．在研究车桥垂向（竖第1期刘世忠，等：公路桥梁车桥耦合振动数值分析方法95向）耦合振动问题时，空间整车模型只需考虑车体的浮沉、俯仰和侧倾3个自由度与每个车轮的竖向位移，平面半车模型（单轨模型）只需考虑车体的浮沉和俯仰2个自由度与每个车轮的竖向位移自由度．图1为一个把汽车车身质量看作刚体的两轴汽车简化立体模型．汽车车身质量为M ，它由车身、车架及其上的总成所构成，其绕通过质心的纵轴x 和横轴z 的转动惯量分别为I x 与I z ，车身质量通过悬架弹簧和减振器与车轴、车轮相连接．各车轮、车轴构成的非悬挂（车轮）质量为m i （i =1，2，3，4），车轮再经过具有一定弹性与阻尼的轮胎支承于桥面（地面）上．图1中：Y 为车体的竖向位移；θ，φ分别为车体绕纵轴x 和横轴z 的转角位移；y i （i =1，2，3，4）分别为前、后轴各车轮的竖向位移．图1两轴汽车简化立体模型Fig．1Simplified spacial model of two-axle vehicle图2为对应图1两轴空间简化汽车的AN-SYS 多刚体有限元模型，图中M0表示MASS21质量单元，K0表示COMBIN14弹簧阻尼单元．在ANSYS 软件中建立车辆模型时，车体质量单元MASS21与悬架弹簧阻尼单元COMBIN14之间通过刚性梁进行连接，以实现位移与力的传递．基于上述方法，利用ANSYS 软件可以建立常见汽车车型（多轴或拖挂车）的空间或平面简化模型．当考虑车流过桥时，可在相应车道分别依次建立多辆车进而形成车流模型．1．2桥梁结构模型车桥耦合振动分析中桥梁结构型式是多种多样的，涵盖了梁桥、拱桥、刚构桥、悬索桥、斜拉桥及各种组合体系桥梁等全部桥型．大型通用有限元分析软件ANSYS 功能强大，具有丰富的单元库与材料库，可以对任何结构体系的桥梁进行全桥仿真分析［1］．图2两轴空间简化汽车ANSYS 模型Fig．2ANSYS model of two-axlesimplified spacial vehicle1．3桥面不平度模型及其模拟桥面（路面）不平度是指桥梁（道路）表面相对于理想基准面的偏离程度，是车桥耦合振动的主要影响因素．大量的试验研究表明，桥面不平度是具有零均值、各态历经的平稳Gauss 随机过程，通常用功率谱密度来描述桥面的统计特性．根据GB /T 7031—1986《车辆振动输入与路面平度表示方法》［11］建议的公路路面功率谱密度拟合表达式（式（1）），采用离散傅立叶逆换法，利用MATLAB 软件编程模拟了A ，B ，C 与D 级桥面平整度样本，见图3．G x （n ）=G x （n 0）n n ()－ω．（1）式中：n 0为参考空间频率，其值为0．1m －1；n 为空间频率；G x （n 0）为参考空间频率n 0下的路面功率谱密度值，称为路面不平整度系数，它取决于路面等级；ω为频率指数，取为2．图3桥面不平度模型Fig．3Model of bridge surface roughness2车桥耦合振动分析原理与方法2．1位移协调关系及其实现动力有限元分析中，三维实体桥梁模型通常单元数量巨大，求解资源耗费较多，而采用杆、梁和板（壳）单元及其组合能实现对几乎所有结构96郑州大学学报（工学版）2014年型式桥梁的模拟．由于篇幅限制，笔者仅讨论梁单元车桥振动实现原理，板单元可参照其进行分析．图4为采用梁单元模拟桥梁的车桥耦合模型示意图，车辆采用前述空间两轴车模型．图4车桥耦合模型Fig．4Model of vehicle-bridge coupling图4中，L 1，L 2，L 3与L 4分别表示车辆模型中各车轮与桥面接触位置处节点号．y l 1，y l 2，y l 3与y l 4分别表示节点L 1，L 2，L 3与L 4的竖向位移．Oxyz 为整体坐标系，桥梁建模时方向规定为：x 为纵桥向，y 为竖桥向，z 为横桥向．2．1．1确定车辆模型中车轮与桥面接触节点在任意时刻的位置坐标桥面作用的车辆行驶轨迹通常平行于桥梁中轴线，其速度状态通常为匀速或匀变速状态．设初始时刻车辆模型各L i 节点的位置坐标分别为（L ix ，L iy ，L iz ）（i =1，2，3，4），桥面车辆的初始速度为v 0，加速度为a （匀速时a =0），则任意时刻t ，各L i （i =1，2，3，4）节点的位置坐标分别为L ix （t ）=L ix +v 0t +at 2/2；L iy （t ）=L iy ；（i =1，2，3，4）L iz （t ）=L iz {．（2）2．1．2车轮与桥面接触位置处桥梁位移在任意时刻t ，车辆模型中车轮与桥面接触节点坐标确定后，由于该节点未必处于桥梁节点处，故存在车轮位置处与桥梁节点处位移的转换问题，梁单元内任意位置处竖向位移［12］可表示为式（3）．v （x ）=（1－3ξ2+2ξ3）v 1+（3ξ2－2ξ3）v 2+l （ξ－2ξ2+ξ3）θ1+l （ξ3－ξ2）θ2；ξ={x /l．（3）2．1．3利用约束方程实现位移协调车辆在桥梁上行驶过程中，假定车轮与桥面始终密贴接触而无跳起，则任意时刻，车桥系统车辆模型中车轮与桥梁接触节点位移y li 、相应位置处桥梁位移y qli 与桥面不平度r li 之间存在确定关系（位移协调关系）为y li －y qli －r li =0．（4）式中：y li （i =1，2，3，4）为车轮节点L i 的竖向位移；y qli 为桥梁相应车轮L i 节点位置处竖向位移，依据公式（3），可用桥梁相关节点处位移表示；r li 为车轮L i 节点位置处桥面不平整度．利用ANSYS 软件约束方程功能，可以在任意载荷步（任意时刻）建立车辆与桥梁之间的位移协调关系，（4）式的约束方程形式为CE ，，r li ，L i ，UY ，1，QL j ，Lab ，C i其中，QL j 表示桥梁相关节点号；Lab ，C i 分别表示自由度标签（UX ，UY ，UZ 或ＲOTX ，ＲOTY ，ＲOTZ ）与系数，可按式（3）确定．当桥梁相关节点较多时，可以采用多行CE 输入的方法．2．2车桥耦合振动分析方法基于大型通用有限元分析软件ANSYS 平台，利用其瞬态动力学分析功能，采用APDL 语言，编制了公路桥梁车桥耦合振动分析系统，具体方法步骤如下．Step1：采用ANSYS 软件建立桥梁有限元模型，进行模态分析，得到桥梁基频与自振周期T ．选取合适的时间积分步长，一般积分步长可取为Δt ≤T /15．Step2：输入车道与车辆信息，包括车道位置、数量、方向和车速，车辆数量、初始位置特性参数等．Step3：根据Step2的车辆信息，建立车辆（车流）多刚体有限元模型．Step4：通过MATLAB 编程生成桥面不平度样本，并将其读入ANSYS 表数组中，表的0列行索引为纵桥面位置坐标值．任意时刻车轮位置确定后，车轮作用处的桥面不平度可以通过表的自动插值功能确定．Step5：根据位移协调关系式（4），采用AN-SYS 约束方程，建立任意时刻车轮与桥面接触点的竖向位移约束条件，利用APDL 语言结合瞬态动力学分析功能自编宏文件实现车辆（车流）过桥的耦合动力时程分析．Step6：进入时间历程后处理器查看桥梁位移、内力与应力时程，计算桥梁冲击系数．第1期刘世忠，等：公路桥梁车桥耦合振动数值分析方法973算例验证为验证笔者方法与自编程序的正确性与可靠性，利用文献［5－6］中的算例，采用笔者方法分别对其进行仿真计算，并对计算结果进行对比分析．文献［5］中的1/2车辆模型作用下简支梁算例，车辆为2轴半车模型，参数按表1取值．简支梁参数如下：计算跨径32m ，抗弯刚度为3．5ˑ1010N ·m 2，单位长度质量为5．41ˑ103kg ·m －1，不考虑桥梁阻尼与桥面不平度影响．笔者计算结果与文献［5］按Ｒuge －Kutta 法计算结果比较见图5，可以看出该计算结果与文献［5］计算结果十分吻合，不同行车速度下两种方法跨中位移最大相对误差均小于5%．分别模拟了A 级与B 级32m 长桥面不平度样本，利用该方法计算了各桥面等级下不同车速时简支梁桥跨中挠度响应时程曲线与冲击系数，由于篇幅限制，仅列出冲击系数计算结果，见表2．表1车辆技术参数Tab．1Technical parameters for vehicle1/2车辆模型参数参数取值上层刚度系数k si /（N ·m －1）2．535ˑ106上层阻尼系数c si /（kg ·s －1）1．96ˑ105下层刚度系数k ti /（N ·m －1）4．28ˑ106下层阻尼系数c ti /（kg ·s －1）9．8ˑ104轮对质量m i /kg4330车体质量M /kg3．85ˑ104车体点头刚度I α/（kg ·m 2）2．466ˑ106轴距L u /m8．4由于桥面不平度模拟具有随机性，每次模拟出的桥面不平度样本均不完全相同，计算结果必然会存在少量差异．从表2可以看出，笔者计算冲击系数与文献［6］计算结果基本吻合，最大相对误差为5．7%，但冲击系数变化趋势基本一致，说明该方法具有较高的精度与可靠性．图5不同速度下简支梁跨中位移响应曲线比较Fig．5Comparison of response curves of mid-span vertical displacement for simply-supported beamwith different vehicle speeds表2冲击系数比较Tab．2Compare of impact coefficients桥面等级车速/（km ·h －1）本文计算结果文献［6］结果相对误差/%A 级桥面401．061．060．0601．081．134．4801．031．073．71001．101．154．31201．151．140．9B 级桥面401．081．090．9601．161．235．7801．141．140．01001．201．232．41201．251．231．64结论（1）通过与相关参考文献算例结果的对比分析，光滑路面下响应相对误差均在5%以内，考虑桥面平整度时响应趋势基本一致，故笔者所提车桥振动方法精度较高，可以应用其进行公路桥梁车桥耦合振动的研究．（2）笔者方法利用约束方程实现车桥位移协调关系，在任意载荷步处不需要迭代求解，避免了复杂程序设计，提高了分析效率．（3）通过MATLAB 仿真得到桥面平整度样本，利用APDL 语言将其读入ANSYS 表数组中，采用表数组的自动插值功能实现任意位置处桥面不平度值的获取．笔者方法可以考虑桥面不平度对车桥耦合振动的影响，且易为工程人员掌握．98郑州大学学报（工学版）2014年参考文献：［1］刘永健，刘世忠，米静，等．双层公路钢桁梁桥车桥耦合振动［J］．交通运输工程学报，2012，12（6）：20－28．［2］李小珍，张黎明，张洁．公路桥梁与车辆耦合振动研究现状与发展趋势［J］．工程力学，2008，25（3）：230－240．［3］夏禾，张楠．车辆与结构动力相互作用［M］．2版．北京：科学出版社，2005．［4］YANG Y B，WU Y S．Versatile element for analyzing vehicle-bridge interaction response［J］．EngineeringStructures，2001，23（5）：452－469．［5］沈火明，肖新标．求解车桥耦合振动问题的一种数值方法［J］．西南交通大学学报，2003，38（6）：658－662．［6］陈榕峰．公路桥梁车桥耦合主要影响因素仿真分析方法研究［D］．西安：长安大学公路学院，2007．［7］施颖，宋一凡，孙慧，等．基于ANSYS的公路复杂桥梁车桥耦合动力分析方法［J］．天津大学学报，2010，43（6）：537－543．［8］蒋培文，贺拴海，宋一凡，等．多车辆－大跨连续梁桥耦合振动响应分析［J］．郑州大学学报：工学版，2011，32（5）：91－95．［9］王新敏．ANSYS工程结构数值分析［M］．北京：人民交通出版社，2007．［10］俞凡，林逸．汽车系统动力学［M］．北京：机械工业出版社，2005．［11］南京汽车研究所．GB/T7031—2005，机械振动道路路面谱测量数据报告［S］．北京：中国标准出版社，2006．［12］曾攀．有限元分析及应用［M］．北京：清华大学出版社，2006．Numerical Analysis of Vehicle-Bridge Coupling Vibrationfor Highway BridgesLIU Shi-zhong1，2，LIU Yong-jian2，CHENG Gao2，WANG Xu2，LI Na2，ZHAO Ming-wei1（1．School of Transportation and Logistics Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan030024，China；2．Key Laboratory for Highway Bridge and Tunnel of Shaanxi Province，Chang’an University，Xi’an710064，China）Abstract：The analysis of vehicle－bridge coupling vibration for highway bridges is complicated．A numerical method of analyzing vehicle－bridge coupling vibration is presented based on ANSYS software combining prin-ciple of separation iteration method and theory of vehicle dynamics．The vehicle and bridge models are built separately by using ANSYS，and the displacement coordination relation between the wheel and the bridge sur-face is fulfilled with the help of constrain equation at any time，meanwhile the balance of interaction between vehicle and bridge is automatically satisfied．When single vehicle or several vehicles drived through bridges，coupled dynamic time－history response of bridges is analyzed by APDL programming based on transient dy-namics function of ANSYS，and the computed results are quantitatively compared with those in references．The results show that this method is reliable．Compared with the results in the references，the relative error of dy-namic response of bridges is less5%on smooth deck，while the varying trend of dynamic response of bridges is similar on roughness deck．Iterative computation is not needed in this method at any load step，so compli-cated program design is avoided and analysis efficiency is greatly improved．Key words：bridge engineering；highway bridge；numerical analysis；vehicle－bridge coupling vibration；dy-namic response；finite element method；constrain equation。

动力学主要仿真软件

车辆1960年，美国通用汽车公司研制了动力学软件DYNA，主要解决多自由度无约束得机械系统得动力学问题，进行车辆得“质量－弹簧－阻尼”模型分析。

作为第一代计算机辅助设计系统得代表，对于解决具有约束得机械系统得动力学问题，工作量依然巨大，而且没有提供求解静力学与运动学问题得简便形式。

随着多体动力学得诞生与发展，机械系统运动学与动力学软件同时得到了迅速得发展。

1973年,美国密西根大学得N、Orlandeo与，研制得ADAMS软件，能够简单分析二维与三维、开环或闭环机构得运动学、动力学问题，侧重于解决复杂系统得动力学问题，并应用GEAR刚性积分算法，采用稀疏矩阵技术提高计算效率。

1977年,美国Iowa大学在，研究了广义坐标分类、奇异值分解等算法并编制了DADS软件，能够顺利解决柔性体、反馈元件得空间机构运动学与动力学问题。

随后，人们在机械系统动力学、运动学得分析软件中加入了一些功能模块，使其可以包含柔性体、控制器等特殊元件得机械系统。

德国航天局DLR早在20世纪70年代，Willi Kortüm教授领导得团队就开始从事MBS软件得开发，先后使用得MBS软件有Fadyna（1977）、MEDYNA （1984），以及最终享誉业界得SIMPACK（1990）、随着计算机硬件与数值积分技术得迅速发展，以及欧洲航空航天事业需求得增长，DLR决定停止开发基于频域求解技术得MEDYNA软件，并致力于基于时域数值积分技术得发展。

1985年由DLR开发得相对坐标系递归算法得SIMPACK软件问世，并很快应用到欧洲航空航天工业，掀起了多体动力学领域得一次算法革命。

同时，DLR首次在SIMPACK软件中将多刚体动力学与有限元分析技术结合起来，开创了多体系统动力学由多刚体向刚柔混合系统得发展。

另外，由于SIMPACK算法技术得优势，成功地将控制系统与多体计算技术结合起来，发展了实时仿真技术。

基于多体系统动力学原理得机车车辆分析软件在90年代初得发展已就是如日中天。

基于Midas+Civil的简易车桥耦合振动分析

万方数据
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基于Midas Civil的简易车桥耦合振动分析
作者：沈敏，林雪飞，刘多贵
作者单位：广西壮族自治区交通规划勘察设计研究院,广西南宁,530011
刊名：
西部交通科技
英文刊名：Western China
年，卷(期)：2012(8)
1.沈敏公路桥梁超限运输管理系统开发与研究 2011
2.李国豪桥梁结构稳定与振动 2002
3.R.克拉夫;J.彭津结构动力学 2006
4.夏禾车辆与结构动力相互作用 2002
5.邵旭东;顾安邦桥梁工程 2007
引用本文格式：沈敏.林雪飞.刘多贵基于Midas Civil的简易车桥耦合振动分析[期刊论文]-西部交通科技 2012(8)。