[發(fā)明專利]高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析及選型方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210238462.8
• 申請日: 2012-07-10
• 公開（公告）號: CN102841958A
• 公開（公告）日: 2012-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 高亮;肖宏;蔡小培;辛濤;侯博文;曲村;劉瑋;唐云
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：所述該方法應用ANSYS軟件建立的高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合靜力學模型進行靜力學分析、應用FORSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型、應用ADAMS+ANSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型、應用ABAQUS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型，應用FORSYS方法、ADAMS+ANSYS方法及ABAQUS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型進行動力學分析及相互驗證，計算得到采用不同有砟軌道結構型式或減振措施條件下的車體垂、橫向加速度，輪軌作用力，鋼軌垂、橫向加速度和垂、橫向位移，軌下動應力，軌枕垂、橫向加速度和垂、橫向位移，道床加速度和動應力，橋梁垂、橫向加速度和垂、橫向位移，對不同有砟軌道結構型式和減振措施條件下的各項指標進行排序，并將對應的指標排序相加，得到“排序累計值”，“排序累計值”越小，說明動力學計算條件下該軌道結構型式或減振措施的總體效果越好；所述該方法應用PFC3D離散元軟件建立軌枕—道砟顆粒流空間耦合離散元模型對不同有砟軌道結構型式條件下的各項指標進行排序，并將對應的指標排序相加，得到“排序累計值”，“排序累計值”越小，說明離散元計算條件下該軌道結構型式總體效果越好；所述該方法通過對高速鐵路橋上有砟軌道結構進行的靜力學分析、動力學分析及離散元分析，將不同有砟軌道結構型式和減振措施條件下的各項分析得到的“排序累計值”進行綜合匯總，得到“綜合指標排序累計值”，“綜合指標排序累計值”越小，說明綜合考慮靜力學、動力學及離散元計算分析條件下該軌道結構型式或減振措施總體效果越好。

2.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：所述應用ANSYS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合靜力學模型，模型由鋼軌、扣件、軌枕、道床、橋梁組成：鋼軌按實際尺寸建模，并選用梁單元對其進行處理；扣件采用彈簧單元來模擬；混凝土軌枕采用梁單元進行處理，并采用線彈性材料對其進行近似的模擬；建立道床的有限元模型時，考慮道床的厚度，選用實體單元對其進行處理；橋梁結構用實體單元按實際尺寸進行建模；考慮邊界效應的影響，兩邊設一定數(shù)量的輔助梁跨，以中間橋梁上的有砟軌道結構作為主要計算和分析對象。

3.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：所述應用ANSYS軟件建立的高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合靜力學模型，進行靜力學分析，計算得到采用不同有砟軌道結構型式或減振措施條件下的鋼軌垂、橫向位移，軌底應力，軌枕垂、橫向位移，道床垂、橫向位移，道床最大應力，道床系數(shù)和橋梁垂向位移。

4.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：所述應用FORSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型，該方法利用FORTRAN自編程序完成車輛結構的建模，利用ANSYS軟件完成有砟軌道結構和橋梁結構的建模，利用自主開發(fā)的接口和控制程序FORSYS實現(xiàn)FORTRAN模塊和ANSYS模塊的連接和耦合求解。

5.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：所述應用ADAMS+ANSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型，該方法利用ADAMS軟件完成車輛結構的建模并建立確定的輪軌接觸關系，利用ANSYS軟件完成有砟軌道結構和橋梁結構的建模，通過對兩者之間的接口技術進行二次開發(fā)，實現(xiàn)ADAMS軟件和ANSYS軟件的相互調用和耦合求解。

6.根據(jù)權利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結構力學分析方法，其特征在于：應用ABAQUS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結構空間耦合動力學模型，模型由高速車輛、鋼軌、扣件、軌枕、道床、橋梁組成：高速車輛考慮車體、轉向架、輪對、一系和二系彈簧的影響；鋼軌采用實體單元進行模擬，扣件采用彈簧單元進行模擬；混凝土軌枕、道床、橋梁均采用實體單元進行模擬，考慮各部分結構的實際尺寸和物理屬性；考慮邊界效應的影響，兩邊設一定數(shù)量的輔助梁跨，以中間橋梁上的有砟軌道結構作為主要計算和分析對象。