车-路-桥耦合动力学分析方法技术

本发明专利技术提供了一种车‑路‑桥耦合动力学分析方法，利用有限元软件建立钢梁模型及线弹性桥面铺装层模型，利用多刚体动力学软件建立多刚体三维车体模型、非线性轮胎模型和板簧悬挂模型并组装形成多刚体三维实车模型，与现有技术相比，多刚体三维实车模型考虑了车辆悬挂特性及轮胎对路面的影响，更加符合工程实际，进而建立钢桥车‑桥‑路刚柔耦合模型，实现车‑桥‑路耦合动力学分析；利用Abaqus有限元软件建立实体轮胎模型、粘弹性桥面铺装层模型，通过车‑桥刚柔耦合动态分析得到的车辆耦合轴力施加于实体轮胎模型，真正实现了车桥刚柔耦合的粘弹性桥面铺装动力学分析和沥青路面的破坏机理分析。

Vehicle road bridge coupling dynamic analysis method

The invention provides a vehicle road bridge coupling dynamic analysis method, which uses the finite element software to establish the steel beam model and the linear elastic bridge deck pavement model, uses the multi rigid body dynamic software to establish the multi rigid body three-dimensional vehicle model, the nonlinear tire model and the leaf spring suspension model, and assembles the multi rigid body three-dimensional vehicle model. Compared with the prior art, the multi rigid body three-dimensional vehicle model Considering the influence of vehicle suspension characteristics and tires on the road surface, it is more in line with the engineering practice. Then, the rigid flexible coupling model of steel bridge vehicle bridge road is established to realize the dynamic analysis of vehicle bridge road coupling. The solid tire model and viscoelastic bridge deck layer model are established by using ABAQUS finite element software, and the vehicle coupling axial force obtained from the rigid flexible coupling dynamic analysis of vehicle bridge is applied to the real project The model of body tire realizes the dynamic analysis of viscoelastic bridge deck pavement and the failure mechanism analysis of asphalt pavement.

【技术实现步骤摘要】
车-路-桥耦合动力学分析方法
本专利技术属于车-桥-路耦合动力学分析
，更具体地说，是涉及一种车-路-桥耦合动力学分析方法。
技术介绍
随着交通运输体系在规模与技术水平上的大幅提升，公路交通系统高速化、重载化以及轻型化趋势日益提升，高速公路钢桥结构由于强度高，造价低，机械性能好，施工方便，工期较短，构件更换容易等优点而被广泛使用。钢桥结构在重载车辆的作用下动态耦合效应突出，导致钢桥结构上沥青路面铺装容易产生疲劳裂纹和裂缝。一方面，当高速行驶的重载车辆通过桥梁时，车辆对桥梁产生动力冲击作用，不但将引起桥梁和桥面铺装层的振动，而且由于车辆荷载具有反复作用的特征，桥面铺装层容易产生疲劳损伤与破坏，影响桥梁的工作状态与使用寿命；另一方面，桥梁和桥面铺装层的振动又会反作用于车辆，进一步加剧车辆的振动，影响车辆运行的平稳性与安全性。因此，对车辆与桥梁以及桥面铺装层耦合系统进行科学系统地综合分析研究，确定它们在各种行车状态下的耦合动力性能，是合理进行桥梁结构及桥面铺装层设计的实际需要，对于承受车辆动力作用的钢桥的设计、建造、运营养护与检本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.车-路-桥耦合动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/nA.利用有限元软件分别建立钢梁模型及线弹性桥面铺装层模型，并计算所述钢梁模型的自由模态及所述线弹性桥面铺装层模型的自由模态；/nB.将步骤A所得的所述钢梁模型、所述线弹性桥面铺装层模型、所述钢梁模型的自由模态及所述线弹性桥面铺装层模型的自由模态分别导入多刚体动力学软件中；在所述多刚体动力学软件中对所述钢梁模型设置剪力钉；/nC.在所述多刚体动力学软件中对所述钢梁模型上顶面及所述线弹性桥面铺装层模型下底面的剪力钉位置设立约束力元a，组成钢桥模型，在所述钢梁模型下底面与所述钢梁模型的支座位置设置约束力元b；/nD.利用所述多刚体动力学...

【技术特征摘要】
1.车-路-桥耦合动力学分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
A.利用有限元软件分别建立钢梁模型及线弹性桥面铺装层模型，并计算所述钢梁模型的自由模态及所述线弹性桥面铺装层模型的自由模态；
B.将步骤A所得的所述钢梁模型、所述线弹性桥面铺装层模型、所述钢梁模型的自由模态及所述线弹性桥面铺装层模型的自由模态分别导入多刚体动力学软件中；在所述多刚体动力学软件中对所述钢梁模型设置剪力钉；
C.在所述多刚体动力学软件中对所述钢梁模型上顶面及所述线弹性桥面铺装层模型下底面的剪力钉位置设立约束力元a，组成钢桥模型，在所述钢梁模型下底面与所述钢梁模型的支座位置设置约束力元b；
D.利用所述多刚体动力学软件建立非线性轮胎模型、多刚体三维车体模型及轮胎与车体之间的板簧悬挂模型；将所述非线性轮胎模型、所述多刚体三维车体模型及所述轮胎与车体之间的板簧悬挂模型组装，形成多刚体三维实车模型；
E.将步骤C所得的所述钢桥模型与步骤D所得的所述多刚体三维实车模型组合，建立钢桥车-桥-路刚柔耦合动力学模型；
F.在所述多刚体动力学软件中应用步骤E所得的所述钢桥车-桥-路刚柔耦合动力学模型，求解车辆响应、桥梁及桥面铺装层响应、车桥耦合下的车辆动态耦合轴力、轮胎与线弹性桥面三向作用力；
G.利用Abaqus有限元软件建立钢桥主梁模型、粘弹性桥面铺装层模型及实体轮胎模型；
H.将步骤F中所得的所述车辆动态耦合轴力施加于步骤G中的所述实体轮胎模型的连轴处，求解轮胎与粘弹性桥面三向作用力、桥梁响应及粘弹性沥青桥面铺装层响应。


2.如权利要求1所述的车-路-桥耦合动力学分析方法，其特征在于：步骤H中，将所述车辆动态耦合轴力施加于所述实体轮胎模型的连轴处的方法包括以下步骤：
H1.读取所述车辆动态耦合轴力的实际数据；
H2.设置多个时间点，并提取与各个所述时间点对应的所述车辆动态耦合轴力；
H3.设置时间间隔；
H4.在所述轮胎模型上选定轴力施加位置；
H5.相应时间间隔内在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈恩利，司春棣，严战友，王向平，王翠艳，王扬，张霞，
申请(专利权)人：石家庄铁道大学，
类型：发明
国别省市：河北;13