[发明专利]一种基于有限元模型的车-桥耦合系统振动计算方法

摘要

本发明公开了一种基于有限元模型的车‑桥耦合系统振动计算方法，涉及到车辆动力学、桥梁结构动力学以及有限元方法等领域，主要建立车辆有限元模型和桥梁结构有限元模型两个独立的子系统；运用振型分解法对其解耦；采用Duhamel积分对所得到单自由度的运动方程进行求解；在指定时刻进行迭代计算，通过所得数据文件直接与MATLAB软件进行对接，进行计算结果后处理，求得所需要的响应结果；本发明为模型精细化建模以及计算软件的通用性提供了技术支持；实现了车辆有限元模型从商业有限元软件到自编车‑桥耦合振动计算软件的无缝衔接，剔除高阶振动模态，提高车—桥耦合系统动力响应的计算效率。

主权项

1.一种基于有限元模型的车‑桥耦合系统振动计算方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)运用商用有限元软件建立车辆和桥梁结构的有限元模型并进行动力特性分析；(2)将进行归一化后的自振频率以及振型模态信息导出，并生成车辆、桥梁子系统的运动微分方程；(3)对车辆和桥梁结构子系统进行解耦，得到多个单自由度运动微分方程；(4)读入轨道不平顺激励时程样本，根据样本数据和桥梁附加位移，确定与车轮相关的等效轨道不平顺；(5)计算车辆所受轮轨接触力、惯性力和其他外力并代入相应自由度的运动微分方程；(6)运用Duhamel积分进行数值求解，得到车辆各个时刻的响应结果并输出；(7)计算桥梁所受轮轨接触力、惯性力和其他外力并代入相应自由度的运动微分方程；(8)运用Duhamel积分进行数值求解，得到全过程中桥梁结构的响应结果；(9)确定选定的桥梁自由度位移是否收敛，否则返回第(4)步；是则输出桥梁收敛后的计算结果；(10)耦合振动计算结束后，通过所得数据文件直接与MATLAB软件进行对接，进行计算结果后处理，求得所需要的响应结果。