[發(fā)明專利]高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)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(shè)計(jì)）人: 高亮;肖宏;蔡小培;辛濤;侯博文;曲村;劉瑋;唐云
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

1.高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，其特征在于：所述該方法應(yīng)用ANSYS軟件建立的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合靜力學(xué)模型進(jìn)行靜力學(xué)分析、應(yīng)用FORSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)模型、應(yīng)用ADAMS+ANSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)模型、應(yīng)用ABAQUS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)模型，應(yīng)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(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)模型進(jìn)行動力學(xué)分析及相互驗(yàn)證，計(jì)算得到采用不同有砟軌道結(jié)構(gòu)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(yīng)力，軌枕垂、橫向加速度和垂、橫向位移，道床加速度和動應(yīng)力，橋梁垂、橫向加速度和垂、橫向位移，對不同有砟軌道結(jié)構(gòu)型式和減振措施條件下的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行排序，并將對應(yīng)的指標(biāo)排序相加，得到“排序累計(jì)值”，“排序累計(jì)值”越小，說明動力學(xué)計(jì)算條件下該軌道結(jié)構(gòu)型式或減振措施的總體效果越好；所述該方法應(yīng)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(jié)構(gòu)型式條件下的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行排序，并將對應(yīng)的指標(biāo)排序相加，得到“排序累計(jì)值”，“排序累計(jì)值”越小，說明離散元計(jì)算條件下該軌道結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進(jìn)行的靜力學(xué)分析、動力學(xué)分析及離散元分析，將不同有砟軌道結(jié)構(gòu)型式和減振措施條件下的各項(xiàng)分析得到的“排序累計(jì)值”進(jìn)行綜合匯總，得到“綜合指標(biāo)排序累計(jì)值”，“綜合指標(biāo)排序累計(jì)值”越小，說明綜合考慮靜力學(xué)、動力學(xué)及離散元計(jì)算分析條件下該軌道結(jié)構(gòu)型式或減振措施總體效果越好。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，其特征在于：所述應(yīng)用ANSYS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合靜力學(xué)模型，模型由鋼軌、扣件、軌枕、道床、橋梁組成：鋼軌按實(shí)際尺寸建模，并選用梁單元對其進(jìn)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(jìn)行處理，并采用線彈性材料對其進(jìn)行近似的模擬；建立道床的有限元模型時(shí)，考慮道床的厚度，選用實(shí)體單元對其進(jìn)行處理；橋梁結(jié)構(gòu)用實(shí)體單元按實(shí)際尺寸進(jìn)行建模；考慮邊界效應(yīng)的影響，兩邊設(shè)一定數(shù)量的輔助梁跨，以中間橋梁上的有砟軌道結(jié)構(gòu)作為主要計(jì)算和分析對象。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，其特征在于：所述應(yīng)用ANSYS軟件建立的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合靜力學(xué)模型，進(jìn)行靜力學(xué)分析，計(jì)算得到采用不同有砟軌道結(jié)構(gòu)型式或減振措施條件下的鋼軌垂、橫向位移，軌底應(yīng)力，軌枕垂、橫向位移，道床垂、橫向位移，道床最大應(yīng)力，道床系數(shù)和橋梁垂向位移。

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

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，其特征在于：所述應(yīng)用ADAMS+ANSYS方法建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)模型，該方法利用ADAMS軟件完成車輛結(jié)構(gòu)的建模并建立確定的輪軌接觸關(guān)系，利用ANSYS軟件完成有砟軌道結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)的建模，通過對兩者之間的接口技術(shù)進(jìn)行二次開發(fā)，實(shí)現(xiàn)ADAMS軟件和ANSYS軟件的相互調(diào)用和耦合求解。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法，其特征在于：應(yīng)用ABAQUS軟件建立高速鐵路橋上有砟軌道結(jié)構(gòu)空間耦合動力學(xué)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(zhuǎn)向架、輪對、一系和二系彈簧的影響；鋼軌采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬，扣件采用彈簧單元進(jìn)行模擬；混凝土軌枕、道床、橋梁均采用實(shí)體單元進(jìn)行模擬，考慮各部分結(jié)構(gòu)的實(shí)際尺寸和物理屬性；考慮邊界效應(yīng)的影響，兩邊設(shè)一定數(shù)量的輔助梁跨，以中間橋梁上的有砟軌道結(jié)構(gòu)作為主要計(jì)算和分析對象。