[发明专利]一种列车动载下隧道—车辆耦合振动的有限元分析方法

权利要求书

1.一种列车动载下隧道—车辆耦合振动的有限元分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：由基岩分层及材质，确定模型单元类型及形状、材料属性等，建立隧道开挖前全基岩三维有限元模型1，并开展重力作用下的静力分析，以iswrite命令将全模型节点应力和变形结果存入文件1；

步骤2：将步骤1建立的全基岩三维模型1另存生成新模型，依次开挖土体，建立衬砌和基床，建立粘弹性人工边界，形成基岩—衬砌—基床耦合系统三维有限元模型2，加载APDL语言自编程序，基于节点耦合理论，实现隧道衬砌与基床衔接；

步骤3：使用初应力平衡法，利用isfile命令调入文件1中衬砌层外围基岩节点的应力和变形结果，消除基岩—衬砌—基床耦合系统重力作用下的累积变形，并引入岩层与衬砌接触面上的初始应力；

步骤4：加载APDL语言自编程序，基于轨道不平顺激振力函数，模拟列车运行时程荷载；

步骤5：加载APDL语言自编程序，对耦合系统施加列车运行时程荷载并计算。

2.根据权利要求1所述的一种列车动载下隧道—车辆耦合振动的有限元分析方法，其特征在于：所述步骤2中，为确保列车移动荷载沿隧道纵轴向的精确施加，沿隧道纵长向控制基床网格尺寸不超过υ·Δt，式中υ为列车运行速度，Δt为加载时间步长，加载APDL语言自编程序，基于节点耦合理论，实现隧道衬砌与基床间粗、细网格的衔接，具体方法为：

(1)选择衬砌所有节点定义为数组cq，由get命令获得节点总数cqnum，dim命令定义数组cqcount；

(2)在cq数组中寻找编号最小的节点，并由do循环中内嵌ndnext命令，逐个寻找编号相邻的节点，依次存入数组cqcount；

(3)选择基床上与衬砌接触面内所有节点定义为数组jc，由get命令获得节点总数jcnum，dim命令定义数组jccount；

(4)在jc数组中寻找编号最小的节点，由do循环中内嵌ndnext命令，逐个寻找编号相邻的节点，依次存入数组jccount；

(5)选择cqcount数组所有节点，由do循环中内嵌nnear命令，从1到jcnum寻找与jccount数组各节点相近的节点，且对应一个排除一个cqcount节点；

(6)由do循环中内嵌cq耦合命令，从1到jcnum逐个实现基床节点与衬砌节点的耦合。