[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

摘要

本发明提出了一种列车动载下隧道—车辆耦合振动的有限元分析方法，涉及自动化辅助设计领域。包括以下步骤：(1)对隧道开挖前全基岩三维有限元模型进行静力分析；(2)基于车速和耦合理论建立基岩—衬砌—基床耦合系统三维有限元模型；(3)使用初应力法消除耦合系统初始位移；(4)自动化模拟列车运行时程荷载；(5)对耦合系统自动施加列车运行时程荷载并计算。本发明使用软件中程序编制器，并基于车速和有限元耦合原理，自动化施加列车随时空变化的动荷载，简化建模程序，减小计算工作量，适用于在列车动载作用下的盾构隧道的安全性能鉴定问题。

主权项

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。