【摘 要】
:
随着桥梁的主梁结构形式愈加复杂,在有限元软件中建立的精细化模型单元数量越来越大,导致建模和求解的效率大幅降低,尤其是多个工况需要计算时。为提高计算效率,现有车桥耦合系统中通常会对主梁部分进行一定的简化处理。但已有的一些模型简化方法在模型的准确性和单元规模之间存在一定矛盾,为了探索一种既能保证计算精度,又能提高车桥耦合分析的计算效率,同时适用于多种主梁结构形式的模型降阶方法,本文针对桁梁桥等,从建模
论文部分内容阅读
随着桥梁的主梁结构形式愈加复杂,在有限元软件中建立的精细化模型单元数量越来越大,导致建模和求解的效率大幅降低,尤其是多个工况需要计算时。为提高计算效率,现有车桥耦合系统中通常会对主梁部分进行一定的简化处理。但已有的一些模型简化方法在模型的准确性和单元规模之间存在一定矛盾,为了探索一种既能保证计算精度,又能提高车桥耦合分析的计算效率,同时适用于多种主梁结构形式的模型降阶方法,本文针对桁梁桥等,从建模方式简化及矩阵自由度缩减两个角度对桥梁模型的降阶方法展开研究。并将这几种方法应用于车桥耦合振动分析中,与全阶模型的响应进行对比,从计算精度、计算效率以及适用性对研究的几种降阶方法进行综合分析。具体研究内容如下:(1)从简化建模角度,通过刚度、质量与质量惯性矩的等效,将复杂桥梁的精细化有限元模型简化成单主梁模型,通过单元数量的减少实现模型降阶。首先总结回顾了基于平截面假定的刚度等效方法,并指出了此方法适用的局限性。针对不足,在此方法基础上将代理模型方法与简化模型相结合,通过自适应Kriging代理模型对等效抗弯刚度进行优化,对降阶模型进行动力修正。通过算例分析,发现修正后的单主梁模型动力特性精度得到了提高,且该方法在使用时不受限于主梁截面形式。(2)基于模态叠加法的原理,从矩阵缩减角度对桥梁模型进行了降阶。针对车桥耦合中关注的响应对模态选取准则展开研究,根据选取准则衡量每阶模态的贡献量,选取贡献量大的模态向量组成减缩基矩阵,对全阶模型的质量、阻尼及刚度矩阵进行缩减从而实现降阶。结合Newmark-β法计算对比移动荷载作用下桥梁降阶前后的位移响应。结果表明,根据实际关注的响应定义准则对重要模态进行选取,能显著降低模型的自由度,大幅提高计算效率。且对比按照频率大小直接截断的方法,降阶模型能以更少的自由度更接近全阶模型的响应。(3)基于本征正交分解,对桥梁模型进行了降阶。首先计算全阶模型的动力响应构建快照矩阵,对快照矩阵进行本征正交分解得到POD基,基于能量比截断准则对低能量模态进行截断,选取高能量本征模态对应的POD基构成减缩基矩阵,实现全阶模型的降阶。将移动荷载作用于某大跨悬索桥,分别从线性响应和非线性响应中提取POD基对模型降阶,对比两个降阶模型的计算精度。结果表明:基于本征正交分解法对模型进行降阶,降阶模型自由度少且计算精度高;对于几何非线性较强的大跨悬索桥,本征正交分解法能有效提取出原始非线性响应的非线性特征,降阶后计算结果更接近原始响应,表明该方法对非线性系统的降阶有一定优势。(4)以某大跨桁架悬索桥为算例,用上述几种降阶方法对桥梁模型进行降阶,采用车桥耦合振动方法,对不同车速及车辆编组工况下的车辆与桥梁响应进行对比分析,结果表明:从桥梁跨中位移、梁端转角、车辆响应等指标综合比较,基于本征正交分解的桥梁降阶模型总体上与全阶模型结果较为吻合,且计算效率较高。
其他文献
目的:局灶性皮质发育不良(focal cortical dysplasias,FCDs)是一组由生殖系或体细胞突变引起的异质性发育障碍疾病,其特征是异常的皮层分层、细胞形态(如细胞增大)和细胞极性,与药物难治性癫痫高度相关,是儿童癫痫最常见的病因之一。已有研究表明FCDs致痫病灶中的“异构神经元”主要来源于室管膜下区(subventricular zone,SVZ)的神经前体细胞(neural p
近年来,城市化水平不断提高,城市轨道交通系统逐步向网络化运营发展。城市轨道交通的运营管理变得更加复杂,客流需求与运力供给不匹配矛盾突出。短时OD客流蕴涵着城市轨道交通乘客出行的时空分布规律,既是网络实时运营状态的表征,也是客流控制管理的基础。准确地预测网络短时客流分布、研究客流调控管理,对提高轨道交通网络化运营水平具有重要意义。本文针对城市轨道交通客流时空分布预测与控制问题开展了研究。首先,本文利
泥石流是一类暴发突然难以预测,且运动速度快、冲击力强的地质灾害,往往会造成人民生命财产严重损失及工程建设运营的破坏。青藏高原地质地貌条件十分复杂,活动断裂发育且地震活动频繁,常形成山体开裂、岩体破碎,因而常有大量滑坡、崩塌等不良地质灾害现象发生,为泥石流形成提供丰富物源,导致区域内泥石流频发。夏里2#沟位于西藏昌都市八宿县夏里乡,娃拉拥左岸。根据某工程规划,其拟建线路将从夏里2#沟堆积扇东北方向,
随着我国基础设施建设的不断完善以及沿海湾区开发的需要,跨海通道的修建成了大湾区建设的重要一环。伶仃洋大桥作为粤港澳大湾区重要跨海通道——深中通道中的重要组成部分,其所处位置的特殊性与复杂的环境因素,给该桥的跨海高程控制测量与施工测量带来了诸多不利因素。伶仃洋大桥附近的海中测量平台距两岸遥远,且受大风与侧浪的影响一直处于晃动之中,传统的跨海高程控制测量难以进行。伶仃洋大桥的施工测量具有精度要求高、测
随着全球变暖和能源危机愈演愈烈,对太阳能的开发利用和提高能量利用率迅速成为了热点研究方向,而全光谱利用及存储低品位太阳辐射能量是目前最有前景的解决方案。其中一种具体方法便是先将光能转化为热能,再通过热储能材料将热能存储起来。相变材料作为热储能材料之一拥有较好的热学特性,其在余热利用、太阳能和建筑等领域有着巨大应用潜力。然而,光能由于受到地区和气候的影响,往往不能持续而稳定地输出热能。从实际应用角度
肛痈,即现代医学的肛门直肠周围脓肿,是临床上肛肠科常见的一种急性病。肛痈发病迅速,往往需要急诊手术治疗,目前国内外对其发病机制尚不明确。现就近年来国内外对其发病的相关因素做一综述,以期指导临床肛痈的防治与调护。
负泊比蜂窝夹层板是由传统蜂窝夹层板通过结构设计得到。负泊松比蜂窝夹层板除了具有传统蜂窝夹层板的优点外,还具有负泊松比材料的抗冲击性、抗断裂性和吸能隔振等特性。在超音速飞行器突破音障时,负泊松比材料有利于缓减激波冲击,因此可将负泊松比蜂窝夹层板用于航空飞行器壁板的研究中,鉴于此,本文针对超音速来流下负泊松比蜂窝夹层壁板的颤振特性开展了以下研究。首先,基于三阶剪切变形理论,Von-Karman大变形理
研究区位于帕隆藏布干流然乌-通麦段,地处青藏高原东南部。区域内构造抬升强烈,地貌格局主要为高山峡谷,气候条件复杂,雪崩灾害多发频发,给当地群众的生命财产安全和工程建设造成了严重的威胁。因此,在研究区开展雪崩空间分异特征研究和易发性评价,对当地城乡规划、重大工程选址等防灾减灾工作都有重要的科学意义和工程意义。本文通过多次野外调查获取雪崩空间信息,建立研究区雪崩编目数据库,开展雪崩空间分异特征研究,并
轻量化已成为全球绿色发展道路的重要战略方向。高强钢作为重载车辆制造的主要材料,与铝镁合金等轻质材料相比,其强韧匹配性更好、安全系数更高。提升强度已成为高强钢在车体轻量化应用的必然选择。然而随着强度等级达到1000MPa级,高强钢的传统焊接接头性能恶化严重,阻碍了1000MPa级高强钢的推广应用。激光-MAG复合焊接有着焊接效率高、热输入小等优良特点。因此,通过焊丝匹配结合激光-MAG复合焊接方法,
目前,传统的地面空间信息获取方式已经难以满足智能交通、公共安全、资源监控与灾害监测等领域对运动目标进行智能感知与实时跟踪的需求。随着卫星遥感技术的发展,具有分钟级重访周期、秒级时间分辨率和亚米级空间分辨率的卫星视频数据,为运动目标的智能感知、实时跟踪提供了数据支持。由于卫星视频与地面视频存在一定的差别,针对地面视频的运动目标检测和跟踪算法不能很好地适用于卫星视频。因此,研究适用于卫星视频的运动目标