车桥耦合振动分析软件

基于多体系统动力学原理的机车车辆分析软件在90年代初的发展已是如日中天。

其中几个比较著名的软件如下：MEDYN软件MEDYN软件是由德国航空航天研究所于1984年推出的多体系统模拟软件。

D.Wallrapp ，C.Futher，W.kortum等为此花了近十年的时间。

该软件适用于铁路、公路车辆、磁悬浮车辆以及一般机械系统动态模拟计算，程序用Fortran77编写。

其较早的版本均在文本环境中进行包括刚体数目、坐标位置、刚体间连结、外界激扰及输出变量等的定义，使用较为复杂。

MED YN在绝对坐标系中定义系统后由程序自动完成系统方程的生成，通过选择不同的模块进行包括静力学、动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分、准线性化等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

MED YN的建模、计算功能极强，提供了带有FEM程序的弹性体前处理模块、广泛的线性分析方法以及较强的后处理模块。

VAMPIRES 件1989年，由英国铁路道比研究所推出的VAMPIRES件，是专门针对铁路机车车辆系统开发的，软件具有自动建模功能，能完成包括轮对模拟、蠕滑力计算、轨道曲线、轨道不平顺输入以及动力学特性预测，程序也可以考虑车体的模态。

软件采用相对坐标系，通过人机对话的方式来定义机车车辆结构的几何尺寸和参数，也可按规定格式输入数据文件，利用建模子程序，自动生成用矩阵形式表示的系统运动方程，給分析计算提供统一的模型。

VAMPIRE!模比较方便，计算效率高，但仅能用于不带刚性约束车辆系统分析计算，VAMPIRES 重客车系统建模，计算功能全面。

同样可以实现包括动力学、特征值、频域、随机振动、时域积分等计算分析及数据和图形、动画的后处理功能。

NUCAR软件NUCAR软件是由北美铁路协会(AAR下属的普韦布洛试验中心(TTC幵发的，其1.0版本在1989年面世，NUCAR软件也是应用多体系统动力学方法采用相对坐标系进行机车车辆系统的自动建模，由于其针对以货车为主的铁路机车车辆进行模拟计算，因此程序中镶嵌了货车所特有的斜楔减振器以及心盘、旁承等摩擦模块，而且程序不像MEDYN那样庞大，Version2.1及以前的版本的机车车辆系统数据准备均在文本环境中进行，在Version 2.3的版本中增加了较强的可视化前后处理功能。

大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动研究的开题报告一、选题背景钢桥结构的设计和振动控制一直是结构工程领域的研究热点之一。

近年来，大跨度异形钢拱桥得到了广泛应用，其结构形式独特、视觉效果良好、抗风抗震性能好等优点，但该结构在使用过程中存在车桥耦合振动问题，为保证大跨度异型钢桥的结构稳定性和可靠性，必须对其车桥耦合振动特性进行深入研究。

二、研究内容和意义本文立足于车桥耦合振动特性研究，主要内容包括：1.研究大跨度异形钢拱桥的结构特点和设计参数，分析其在使用过程中存在的车桥耦合振动问题。

2.建立大跨度异形钢拱桥车桥振动模型，探究车桥振动的形式和影响因素。

3.运用现有的振动控制方法，比如主动、半主动和被动控制等，对大跨度异形钢拱桥进行振动控制。

通过以上研究，可以全面研究大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动特性，提出相应的振动控制方案，为保证大跨度异形钢桥的结构稳定性和可靠性提供理论依据和实践指导。

三、研究方法和技术路线本文的研究方法主要包括理论研究和数值仿真两个方面。

具体技术路线为：1.收集大量关于大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动的文献资料。

2.建立大跨度异形钢拱桥车桥振动数学模型，采用数值计算方法分析车桥耦合振动特性。

3.借助ANSYS等有限元分析软件对大跨度异形钢拱桥逐步建模，进行建立桥梁的振动响应方程，分析并求解模型的动力学特性。

4.运用MATLAB等数值计算软件，比对实验数据和仿真数据，验证分析结果的准确性。

四、研究计划第一年：1.收集大量关于大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动的文献资料，分析其问题和特点。

2.建立车桥耦合振动理论模型，分析其振动特性。

第二年：1.借助ANSYS等有限元分析软件对大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动进行仿真，并验证分析结果的准确性。

2.通过对仿真结果的分析，探究大跨度异形钢拱桥的振动特点，并提出振动控制方案。

第三年：1.运用现有的振动控制方法，对大跨度异形钢拱桥车桥耦合振动进行控制。

2.对振动控制效果进行实验验证，提出优化的振动控制方案。

ansys位移耦合法
ANSYS位移耦合法是一种实现车-桥耦合振动分析的方法，可以考虑车辆和桥梁之间的相互作用。

在进行车-桥耦合振动分析时，通常将车辆模型和桥梁模型视为两个分离的实体，并通过位移联系耦合成一个系统。

这种方法需要确保车辆和桥梁的位移协调一致，以模拟它们之间的相互作用。

在ANSYS中，可以使用位移耦合法来实现这种协调。

具体的步骤可能因分析的特定情况而有所不同，但通常包括以下步骤：
1.建立车辆模型和桥梁模型，并确保它们具有适当的边界条件和载荷条件。

2.将车辆和桥梁通过位移耦合在一起。

这可以通过在ANSYS中设置相应的约束条件来实现。

3.进行振动分析，考虑车辆和桥梁之间的相互作用。

这可以通过施加适当的激励和边界条件来模拟实际情况。

4.对结果进行后处理，以分析车-桥耦合系统的振动特性和相互作用。

需要注意的是，位移耦合法需要仔细地处理约束条件和边界条件，以确保结果的准确性和可靠性。

此外，在进行车-桥耦合振动分析时，还需要考虑其他因素，如车辆的动力学特性、道路条件、交通环境等，以获得更准确的分析结果。

城市道桥与防洪2019年5月第5期摘要：列车通过桥梁时产生巨大的振动，车致桥梁振动通过支座传递至桥墩，再通过桥墩传递至地基及周围环境引发环境的振动污染。

采用ANSYS 和UM 软件建立车线桥耦合振动大系统进行车桥耦合联合仿真，计算得到与支座连接处的梁底和桥墩在分别使用普通球型支座和新型减振球型支座时的动力响应数据。

结果一致表明：采用减振球型支座时桥梁上部车致振动传递至桥墩时起到明显的隔振效果；关键词：车桥耦合振动；联合仿真分析；减振支座；动力响应；减隔振中图分类号：U239.5文献标志码：B文章编号：1009-7716（2019）05-0241-04基于ANSYS-UM 联合仿真的减振支座减隔振性能研究收稿日期：2019-01-11作者简介：梁文伟（1991—），男，在读研究生，从事车桥耦合振动仿真、轨道交通减振降噪研究工作。

梁文伟1，2，钟玉平1，2，王勇1，2（1.中国船舶重工集团公司第725研究所，河南洛阳471000；2.洛阳双瑞特种装备有限公司，河南洛阳471000）DOI:10.16799/ki.csdqyfh.2019.05.0661概述当车辆以一定速度通过桥梁时，使桥梁产生振动、冲击等动力效应，而桥梁的振动又反过来影响车辆的振动，这种相互作用、相互影响的问题，就是车辆与桥梁之间的耦合振动问题[1]。

车辆动力作用引起桥梁上部结构的振动可能使结构构件产生疲劳，降低其强度和稳定性；桥梁振动过大可能会对桥上车辆的运行安全和稳定性产生影响[2]；并且随着近年我国经济的飞速发展，车辆运行速度大大提高，桥梁结构趋于大跨化、轻型化，使车桥耦合振动问题日益突出，因此分析影响车桥耦合振动的因素越来越受到工程界的重视[3]。

随着桥梁现代化建设的不断发展，对桥梁自身的可靠性要求越来越高，而其减振和抗冲击性能是其中非常重要的指标[4~5]。

建立车线桥耦合振动大系统，并分别模拟普通球型支座和减振支座对桥墩墩顶振动的影响，得到插入损失，振级落差等衡量减振支座减隔振效果的核心数据。

浅谈ANSYS中车桥耦合的实现方法与应用作者：黄江广安区交通运输局摘要：弹簧移动质量的振动问题可通过大型通用结构有限元软件ANSYS进行分析解决，解决方法有三种，分别为：位移耦合法、生死单元法和位移接触法。

这三种方法各有优势与适用范围，本文对相关方法的具体情况作出简要介绍，并采用简单算例通过位移接触法进行应用介绍，阐述了车桥耦合振动仿真模拟的一般步骤，有利于读者了解这方面的内容。

关键词：位移耦合生死单元位移接触1前言车桥耦合振动问题是桥梁振动理论中的一项难题，随着大型通用有限元软件的开发，车桥振动模型在逐步得到精确化模拟，根据不同的车桥模型应有不同的模拟方法。

以下结合大型通用结构有限元软件ANSYS将三种模拟方法及应用作简要介绍。

2方法介绍位移耦合法位移耦合法的思路是仅创建一个质量单元模拟移动质量，根据移动速度对移动质量施加不同的水平约束位移，将移动质量与所移动到位置处的节点竖向位移耦合。

采用位移耦合法时赢注意以下几点：①因移动质量与梁上节点耦合，因此移动质量只能从梁上一个节点移动到下一节点，而从一个节点移动到下一节点为一个荷载步。

在一个荷载步中若设置多个子步，当KBC=0时会造成还没有移动到下一节点时就耦合自由度，也就是耦合位置不对；当KBC=1时，虽然在第一子步到达下一节点位置，即耦合位置正确，但中间收敛结果所产生的速度和加速度会对计算造成“污染”，因此无论KBC 如何设置，宜将NSUBST设置为1。

②阻尼问题。

ANSYS完全法瞬态动力分析不能设置模态阻尼比，但可用质量阻尼系数α和刚度阻尼系数β等效（Rayleigh阻尼假定），但正是因为Rayleigh 阻尼假定会造成ANSYS计算时产生“虚假”阻尼（α×质量矩阵），而理论推到中没有此项。

因此考虑阻尼进行结果对比时可仅考虑刚度阻尼。

③采用CP命令耦合自由度时，因自由度为线性耦合，不适合大变形情况。

如打开大变形，ANSYS计算的梁体位移、速度和加速度正确，但移动质量位移和加速度虽然趋势基本一致，但数值均存在很大误差或数值不正确，且误差随速度增大而增大。

车桥耦合matlab程序车桥耦合（Vehicle-Bridge Interaction, VBI）是一个复杂的多体动力学问题，它涉及到车辆动力学和桥梁动力学的相互作用。

在进行车桥耦合分析时，通常需要考虑车辆的悬挂系统、轮胎与桥面之间的接触力、桥梁的模态特性等因素。

在MATLAB中实现车桥耦合的程序，通常包含以下几个步骤：1. **定义车辆模型**：包括车体、悬挂系统、轮胎等组成部分的动力学模型。

2. **定义桥梁模型**：可以是简单的梁模型，也可以是更复杂的有限元模型。

3. **建立接触模型**：描述轮胎与桥面之间的相互作用。

4. **集成车辆与桥梁模型**：将车辆模型和桥梁模型集成到一个系统中。

5. **数值求解**：使用数值方法（如Runge-Kutta法）求解车桥耦合系统的运动方程。

6. **结果分析与可视化**：对计算结果进行分析，并通过图表等形式进行可视化展示。

以下是一个非常简化的车桥耦合MATLAB伪代码示例，用于说明上述步骤的实现方式：```matlab% 假设车辆和桥梁都是一维的，仅考虑垂直方向的运动% 车辆参数m_vehicle = 1000; % 车辆质量k_suspension = 20000; % 悬挂系统刚度c_suspension = 1000; % 悬挂系统阻尼% 桥梁参数m_bridge = 10000; % 桥梁单位长度质量EI = 1e7; % 桥梁抗弯刚度L = 50; % 桥梁长度N = 50; % 桥梁离散化后的节点数dx = L / (N - 1); % 单元长度% 时间参数t_end = 10; % 模拟总时间dt = 0.01; % 时间步长t = 0:dt:t_end; % 时间向量% 初始化车辆和桥梁的位置、速度等状态变量% ... (此处省略初始化代码)% 主循环，进行时间积分for i = 1:length(t) - 1% 计算当前时刻的桥梁响应（可以使用模态叠加法或有限元法）% ... (此处省略桥梁响应计算代码)% 计算当前时刻轮胎与桥面的接触力（依赖于轮胎模型和桥面位移）% ... (此处省略接触力计算代码)% 根据接触力、悬挂系统特性和上一时刻状态更新车辆状态（位置、速度）% ... (此处省略车辆状态更新代码)% 保存当前时刻的状态变量，以便后续分析或可视化% ... (此处省略状态保存代码)end% 结果分析和可视化% ... (此处省略结果分析和可视化代码)```请注意，上述代码仅作为概念示例，并未提供完整的车辆模型、桥梁模型或接触模型的实现细节。

基于ANSYS软件编制的车桥耦合振动响应分析程序
考虑惯性力作用下的车桥相互作用，路面不平顺，车速，车重，等因素下的响应分析，有助于相关单位进行桥梁的检测，毕业生的论文设计，期刊论文的撰写等。

联系邮箱：ambitionsun@桥梁结构动力响应是桥梁工程动力学研究中的一项重要课题。

前人已经从理论和实践上证实了，在移动车辆荷载作用下，桥梁结构将产生比栩同静荷载作用下更大的变形和应力。

随着新技术和新材料的飞速发展，桥梁结构己渐趋轻柔化，其在车辆荷载作用下的动力问题愈加不容忽视。

桥梁采用梁单元模型，考虑车辆单元与桥梁单元的位移协调条件，建立了汽车与桥梁相互作用的车桥耦合单元。

按照有限元方法，形成汽车与桥梁相互作用的整体系统方程，并采用纽玛克贝塔法求解。

提出的方法具有通用性，适用于各种型式桥梁的汽车振动计算。

根据本文提出的方法，编制了运行汽车荷载作用下桥梁动力反应的计算程序。

移动常量力模型、移动质量模型、移动簧上质量模型等各种不同的车辆模型。

选取简支粱桥和连续梁桥2个实例，在各种车辆模型及各种车辆速度作用下，对桥梁的冲击系数进行了全面的计算和比较。