载重车辆-伸缩缝耦合系统的垂向振动数值模拟方法

张露; 李冰; 王少华; 李怀仙

doi:10.3969/j.issn.0258-2724.20200712

载重车辆-伸缩缝耦合系统的垂向振动数值模拟方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200712

张露^{1, 2,},
李冰³,
王少华^{1, 2, ,},
李怀仙^{1, 2}

1.
西南交通大学机械工程学院，四川成都 610031
2.
西南交通大学轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室，四川成都 610031
3.
华北水利水电大学机械学院，河南郑州 450045

基金项目: 国家自然科学基金（51805166）；中央高校基本科研业务基金（A0920502052001-204）

详细信息

作者简介:
张露（1990—），男，博士研究生，研究方向为结构振动，E-mail：jd_zhanglu@163.com

通讯作者:
王少华（1963—），男，教授，博士，研究方向为机械设计、结构振动和工业工程，E-mail：2892923270@qq.com

中图分类号: U441
计量
- 文章访问数: 391
- HTML全文浏览量: 191
- PDF下载量: 17
- 被引次数: 5
出版历程
- 收稿日期: 2020-10-27
- 修回日期: 2021-03-30
- 网络出版日期: 2022-07-18
- 刊出日期: 2021-03-31

Numerical Simulation Method for Vertical Vibration of Heavy Vehicle-Expansion Joint Coupled System

ZHANG Lu^{1, 2
,},
LI Bing³,
WANG Shaohua^{1, 2
, ,},
LI Huaixian^{1, 2}

1.
School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
2.
Technology and Equipment of Rail Transit Operation and Maintenance Key Laboratory of Sichuan Province, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
3.
School of Mechanical Engineering, North China University of Water Resources and Electric Power, Zhengzhou 450045, China

摘要

摘要:
为研究车辆对大位移伸缩缝振动特性的影响，考虑轮胎载重车辆过大位移桥梁伸缩缝时的真实激励特性，提出了一种载重车辆-伸缩缝耦合系统垂向动力学模型，同时引入新型快速积分法对数值模型进行求解. 以ZL1600模数式大位移伸缩缝为研究对象，通过仿真结果与试验测试结果的对比验证模型有效性，并基于此模型分析了轮胎载重车辆对大位移伸缩缝的冲击效应. 研究结果表明：中梁测点垂向速度的动力学模型仿真结果能较好地匹配试验测试结果，仿真得到中梁测点最大下沉位移的偏差均小于10.0%，表明该模型具有较高的计算精度；车辆轮胎力的最大冲击系数出现在车轮驶上伸缩缝后方桥面时，需要考虑对此处结构进行加强；车辆轮胎对伸缩缝中梁和后方桥面的冲击系数均随车速的增大而增大，最大冲击系数分别为0.67和0.82，均超过了国内现行规范的推荐值0.45，应得到重视.
- 车辆 /
- 伸缩缝 /
- 数值模拟 /
- 试验验证 /
- 耦合振动
Abstract:
To study the influence of vehicles on vibration characteristics of large displacement expansion joints, a vertical dynamic model of heavy vehicle-expansion joint coupled system is established, considering the real load characteristics of a wheeled heavy vehicle when passing a large displacement bridge expansion joint. The new fast integration method is introduced to solve the numerical model. Taking ZL1600 modular large displacement expansion joint as the research object, the validity of the model is verified by comparing simulation results with test results. Based on the model, the impact effect of wheeled heavy vehicle on expansion joint is analyzed. The results show that the dynamic model simulation results of vertical velocity at the center beam test points can be well matched with the test results. The deviations of center beam maximum sinking displacements between simulation results and test results are less than 10.0%, which indicates that the model has high calculation accuracy. The maximum impact factor of tire loads occurs when the wheel drives on the bridge deck behind the expansion joint. Therefore, it is necessary to strengthen the nearby structure. The impact factor of tire loads on the center beams and the rear bridge deck increases with speed. The maximum impact factors are 0.67 and 0.82 respectively, both exceeding the recommended value of 0.45 in the current Chinese standard. It should be given more attention.
- vehicles /
- expansion joints /
- numerical simulation /
- experimental verification /
- coupled vibration

HTML全文

大型桥梁上使用的大位移伸缩缝属于定制产品. 受研发成本的限制，目前大位移伸缩缝的设计和检验均以静态性能指标为依据，对产品动态性能的试验研究应用较少，产品性能无法满足国内桥梁重载和大车流量的需求，使用寿命大幅缩减^[1]. 同时由于缺乏大位移伸缩缝动态特性的研究和高效、精确的计算方法，现有的动态监测数据多用于滑动部件的磨损预测和位移监测^[2-3]，基于振动特性的故障监测难于实现. 因此，急需对大位移伸缩缝动态特性数值模拟方法展开研究.

目前，国内外学者的研究多把大位移伸缩缝作为单独的系统进行研究，研究中使用正弦荷载模拟车辆载荷代替车辆的作用，分析了车速、缝宽、弹性元件刚度等参数对伸缩缝性能的影响规律^[4-6]. 这类方法只适用于研究伸缩缝的振动规律，由于缺少车辆模型，往往不能准确地反映车辆荷载的冲击效应^[7]. 因此，车辆与大位移伸缩缝的耦合作用问题值得考虑.

Sun等^[8]采用轮胎点接触模型建立一种考虑车辆作用的大位移伸缩缝实体单元有限元模型，分析了车速影响下大位移伸缩缝的振动特性，研究结果表明车辆荷载会引起大位移伸缩缝的显著动力响应. Friedl等^[9-11]提出了一种基于印迹恒定的平面弹簧轮胎模型，并基于该模型建立了车辆与大位移伸缩缝耦合系统的动力学方程，研究了车速和横梁位置对大位移伸缩缝垂向振动冲击系数的影响，但由于轮胎模型过于简单，需要考虑对轮胎力的修正问题. 丁勇等^[12-13]提出了一种基于分布弹簧阻尼单元的车-桥-伸缩缝耦合系统动力学模型建模方法，模型中采用迭代方法求解轮胎的动态印迹长度，对车辆和桥梁的动态响应分析结果表明车辆轴载和桥梁内力的冲击效应高于我国现行桥梁规范的建议值. 吴延平等^[14]基于刚性车轮建立了车辆-简支钢箱梁数值模型，验证了伸缩缝的存在会显著增大车辆的冲击效应. 以上的研究结果表明了车辆对伸缩缝有明显的冲击效应. 研究中有限元模型仿真求解方法精度高，但对计算资源的需要过高、计算效率低、难于推广. 数值模型求解速度快，但恒定印迹假设会造成耦合系统中轮胎力的冲击过大，迭代求解动态印迹的方法求解又效率偏低、且采用的轮胎力传递模型没有轮胎的刚性位移对印迹长度的影响，因此，需要对车辆-大位移伸缩缝耦合系统寻求更加细致化合理的方法.

本文以ZL1600模数式大位移伸缩缝为研究对象，首先在分析轮胎载重车辆-伸缩缝耦合系统受力特点的基础上提出了一种考虑轮胎力真实激励特性的耦合动力学数值模型，并采用新型积分算法对数值模型进行求解，然后进行了轮胎载重车辆-伸缩缝耦合系统动态试验测试，通过仿真结果与试验测试结果对比验证动力学模型的有效性，最后分析了车辆对伸缩缝的冲击效应，为耦合系统性能的进一步研究提供基础.

1. 车辆-大位移伸缩缝耦合系统垂向动力学模型

ZL1600模数式大位移伸缩缝主要由边梁、中梁、横梁、中梁支承组件、横梁支承组件、位移箱锚固系统和防水密封条等组成. 车辆选用国产某型四轴轮胎载重车辆为计算实例. 车辆通过车轮与伸缩缝中梁顶面接触，中梁通过中梁弹性元件将垂向荷载传递给横梁，横梁通过横梁弹性元件将垂向荷载传递给桥梁梁体，耦合系统受力如图1所示. 图中：F₀₁₁、F₀₂₁分别为梁体对第1号横梁1端和2端的支反力；F_Hji为j号横梁对i号中梁的支反力；F_Iij为i号中梁对j号横梁的支反力；F_Tki为第k轴车轮作用于i号中梁的垂向载荷；k_S1、c_S1分别为1轴悬架刚度和阻尼；k_S2、c_S2分别为后悬架刚度和阻尼；m_C为车体质量；l₁、l₂、l₃分别为1轴、2轴和后悬架中心至车体质心的距离；y_H、y_Z、y_T、y_C分别为横梁、中梁、轮胎轮心和车体质心的垂向位移；z_C为车体质心的水平向位移；v为速度.

图 1 车辆-伸缩缝耦合系统受力分析

Figure 1. Force analysis of the vehicle-expansion joint coupled system

下载: 全尺寸图片幻灯片

1.1 车辆振动微分方程

四轴轮胎载重车辆采用十一自由度整车模型^[15]，其中车体具有3个自由度（垂向振动、侧滚运动和俯仰运动）. 每个平衡悬架具有2个自由度（垂向振动和俯仰运动）. 前轴左、右车轮分别具有一个垂向振动自由度. 采用D’Alembert原理建立车辆振动微分方程为

${\boldsymbol{M}}_{\text{V}}^{}{\boldsymbol{A}}_{\text{V}}^{} + {\boldsymbol{C}}_{\text{V}}^{}{\boldsymbol{V}}_{\text{V}}^{} + {\boldsymbol{K}}_{\text{V}}^{}{\boldsymbol{X}}_{\text{V}}^{} = {\boldsymbol{R}}_{\text{V}}^{} \text{，}$

(1)

式中：M_V、C_V、K_V分别为四轴车辆的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵^[15]；A_V、V_V、X_V分别为四轴车辆的加速度矢量、速度矢量和位移矢量；R_V为车辆垂向轮胎力矢量.

1.2 伸缩缝振动微分方程

大位移伸缩缝的中梁、横梁、中梁弹性元件、横梁弹性元件和剪切弹簧为重要的传力部件. 由于伸缩缝的剪切弹簧对伸缩缝的垂向振动特性影响很小^[4]，因此以下的研究内容均忽略剪切弹簧. 大位移伸缩缝主要的结构参数如表1所示.

表 1 大位移伸缩缝主要结构参数

Table 1. Main structural parameters of large displacement expansion joint

项目	数值	项目	数值
弹性模量 E/GPa	205	泊松比 ν	0.3
材料密度 ρ/（kg·m⁻³）	7800	缝宽 B/mm	0~80
中梁单位长度质量 m_Z/（kg·m⁻¹）	49.33	横梁单位长度质量 m_H/（kg·m⁻¹）	315.9
中梁长度 L_Z/m	10.2	横梁长度 L_H/m	4.2
中梁截面惯性矩 I_Z/m⁴	1.24 × 10⁻⁵	横梁截面惯性矩 I_H/m⁴	2.46 × 10⁻⁴
中梁、横梁弹性元件刚度/（kN·mm⁻¹）	80	中梁、横梁弹性元件阻尼/（N·s·mm⁻¹）	5

下载: 导出CSV

| 显示表格

i号中梁（i = 1 ~ N_I，N_I为中梁的根数）的振动位移变量为 $y_{{\text{Z}}i}^{}(x,t)$ ，则其振动微分方程为

$\begin{split} &E_{\mathrm{Z}} I_{\mathrm{Z}} \frac{\partial^{4} y_{\mathrm{Z} i}(x, t)}{\partial x^{4}} + m_{\mathrm{Z}} \frac{\partial^{2} y_{\mathrm{Z} i}(x, t)}{\partial t^{2}}= \\ &\quad -\sum_{j=1}^{N_{\mathrm{J}}} F_{\mathrm{H} j i}(t) \delta\left(x-x_{j}\right) -\\ &\quad \sum_{k=1}^{N_{\mathrm{K}}}\left[F_{\mathrm{TL} k i}(t) \delta\left(x-x_{\mathrm{L} k}\right) + F_{\mathrm{TR} k i}(t) \delta\left(x-x_{\mathrm{R} k}\right)\right], \end{split}$

(2)

式中：E_Z为中梁的弹性模量，下标Z、H分别表示中梁和横梁；t为时间；δ（·）为Dirac函数；F_TLki、F_TRki为第k轴左、右侧车轮作用于i号中梁的垂向载荷；N_J为横梁的根数；N_K为车轴的根数；x_j为j号横梁中心轴的横向坐标；x_Lk、x_Rk为第k根车轴左、右车轮的横向坐标.

中梁与横梁通过弹性元件连接，j号横梁对i号中梁的支反力为

$\begin{split} &F_{\mathrm{H} j i}(t) \delta\left(x-x_{j}\right)=k_{1}\left[y_{\mathrm{Z} i}\left(x_{i}, t\right)-y_{\mathrm{H} j}\left({\textit{z}}_{i}, t\right)\right] +\\ &\quad c_{1}\left[\dot{y}_{\mathrm{Z} i}\left(x_{i}, t\right)-\dot{y}_{\mathrm{H} j}\left({\textit{z}}_{i}, t\right)\right], \end{split}$

(3)

式中：k₁为中梁弹性元件的刚度；c₁为中梁弹性元件的阻尼； $y_{{\text{H}}j}^{}({\textit{z}}_i^{},t)$ 为j号横梁在坐标z_i处的振动位移； $y_{{\text{Z}}i}^{}(x_i^{},t)$ 为i号中梁在坐标x_i处的振动位移；z_i为i号中梁中心轴的纵向坐标.

同理，可得j号横梁（j=1~N_J）振动位移量为 $y_{{\text{H}}j}^{}({\textit{z}},t)$ ，振动微分方程为

$\begin{split} &E_{\mathrm{H}} I_{\mathrm{H}} \frac{\partial^{4} y_{\mathrm{H} j}({\textit{z}}, t)}{\partial {\textit{z}}^{4}} + m_{\mathrm{H}} \frac{\partial^{2} y_{\mathrm{H} j}({\textit{z}}, t)}{\partial t^{2}} =\\ &\quad-\sum_{i=1}^{N_{\mathrm{I}}} F_{\mathrm{I} i j}(t) \delta\left({\textit{z}}-{\textit{z}}_{i}\right)-\sum_{h=1}^{2} F_{0 h j}(t) \delta\left({\textit{z}}-{\textit{z}}_{0 h}\right), \end{split}$

(4)

式中：E_H为横梁的弹性模量；h为横梁端部弹性元件编号；z_0h为h端横梁弹性元件的纵向坐标.

第i号中梁对第j号横梁的支反力为

$\begin{split} &F_{\mathrm{I} i j}(t) \delta\left({\textit{z}}-{\textit{z}}_{i}\right)=-k_{1}\left[y_{\mathrm{Z} i}\left(x_{j}, t\right)-y_{\mathrm{H} j}\left({\textit{z}}_{i}, t\right)\right]- \\ &\quad c_{1}\left[\dot{y}_{\mathrm{Z} i}\left(x_{j}, t\right)-\dot{y}_{\mathrm{H} j}\left({\textit{z}}_{i}, t\right)\right]. \end{split}$

(5)

横梁与桥梁梁体通过横梁弹性元件连接，梁体对第j号横梁h端的支反力为

${F}_{0hj}^{}(t)\delta ({\textit{z}}-{{\textit{z}}}_{0h}^{})={k}_{2}^{}{y}_{\text{H}j}^{}({{\textit{z}}}_{0h}^{},t) + {c}_{2}^{}{\dot{y}}_{\text{H}j}^{}({{\textit{z}}}_{0h}^{},t),$

(6)

式中：k₂为横梁弹性元件的刚度；c₂为横梁弹性元件的阻尼.

采用Ritz法^[16]，引入中梁和横梁正则振型坐标q_Zie(t)和q_Hjf(t)，式（2）和式（4）的解为

${y_{{\text{Z}}i}}(x,t) = \sum\limits_{e = 1}^{{N_{\text{E}}}} {{Y_{{\text{Z}}ie}}(x){q_{{\text{Z}}ie}}(t)} \text{，}$

(7)

${y_{{\text{H}}j}}({\textit{z}},t) = \sum\limits_{f = 1}^{{N_{\text{F}}}} {{Y_{{\text{H}}jf}}({\textit{z}}){q_{{\text{H}}jf}}(t)} \text{，}$

(8)

式中：Y_Zie(x)为i号中梁的e阶振型函数， ${Y_{{\text{Z}}ie}}(x) = \sin \left(\dfrac{{e{\text{π }}}}{{L_{\text{Z}}^{}}}x\right)$ ，e =1~N_E；Y_Hjf(z)为第j号横梁的f阶振型函数， ${Y_{{\text{H}}jf}}({\textit{z}}) = \sin \left(\dfrac{{f{\text{π }}}}{{{L_{\text{H}}}}}{\textit{z}}\right)$ ，f为横梁计算阶数，f=1~N_F.

根据模态正交性和Dirac函数的性质，式（2）两边同时乘以Y_Zie(x)后沿中梁长度L₁取积分得

$\begin{split} & \frac{{m}_{Z}{L}_{\text{Z}}}{2}{\ddot{q}}_{\text{Z}ie}(t) + {\displaystyle \sum _{j=1}^{{N}_{\text{J}}}{c}_{1}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j})}{\displaystyle \sum _{e=1}^{{N}_{\text{E}}}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j}){\dot{q}}_{\text{Z}ie}(t)}-{\displaystyle \sum _{j=1}^{{N}_{\text{J}}}{c}_{1}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j})}{\displaystyle \sum _{f=1}^{{N}_{\text{F}}}{Y}_{\text{H}jf}({{\textit{z}}}_{i}){\dot{q}}_{\text{H}jf}(t)} + {E}_{\text{Z}}{I}_{\text{Z}}\dfrac{{L}_{\text{Z}}}{2}\left({\dfrac{e{\text{π}} }{{L}_{\text{Z}}}}\right)^4{q}_{\text{Z}ie}(t) + \\[-3pt] &\quad {\displaystyle \sum _{j=1}^{{N}_{\text{J}}}{k}_{1}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j})}{\displaystyle \sum _{e=1}^{{N}_{\text{E}}}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j}){q}_{\text{Z}ie}(t)} -{\displaystyle \sum _{j=1}^{{N}_{\text{J}}}{k}_{1}{Y}_{\text{Z}ie}({x}_{j})}{\displaystyle \sum _{f=1}^{{N}_{\text{F}}}{Y}_{\text{H}jf}({{\textit{z}}}_{i}){q}_{\text{H}jf}^{}(t)} =-{\displaystyle \sum _{k=1}^{{N}_{\text{K}}}[{Y}_{\text{Z}ie}^{}({x}_{\text{L}k}^{}){F}_{\text{TL}ki}^{} + {Y}_{\text{Z}ie}^{}({x}_{\text{R}k}^{}){F}_{\text{TR}ki}^{}]}. \end{split}$

(9)

同理，式（4）两边同时乘以 $Y_{\mathrm{H} j f}$ (z)后，沿横梁长度L_H取积分得

$\begin{split} & \frac{m_{\mathrm{H}} L_{\mathrm{H}}}{2} \ddot{q}_{\mathrm{H} j f}(t) + \sum_{i=1}^{N _{{\rm{I}}}} c_{1} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) \sum_{f=1}^{N _{{\rm{F}}}} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) \dot{q}_{\mathrm{H} j f}(t) -\sum_{i=1}^{N I} c_{1} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) \sum_{e=1}^{N _{{\rm{E}}}} Y_{\mathrm{Z}ie}\left(x_{j}\right) \dot{q}_{\mathrm{Z}ie}(t) +\\[-3pt] &\quad \sum_{h=1}^{2} c_{2} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{0 h}\right) \sum_{f=1}^{N _{{\rm{F}}}} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{0 h}\right) \dot{q}_{\mathrm{H} j f}(t) + E_{\mathrm{H}} I_{\mathrm{H}} \frac{L_{\mathrm{H}}}{2}\left(\frac{f \pi}{L_{\mathrm{H}}}\right)^{4} q_{\mathrm{H} j f}(t) + \sum_{i=1}^{N _{{\rm{I}}}} k_{1} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) \sum_{f=1}^{N _{{\rm{F}}}} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) q_{\mathrm{H} j f}(t) -\\[-3pt] &\quad \sum_{i=1}^{N _{{\rm{I}}}} k_{1} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{i}\right) \sum_{e=1}^{N _{{\rm{E}}}} Y_{\mathrm{Z} i e}\left(x_{j}\right) q_{\mathrm{Z} i e}(t) + \sum_{h=1}^{2} k_{2} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{0 h}\right) \sum_{f=1}^{N _{{\rm{F}}}} Y_{\mathrm{H} j f}\left({\textit{z}}_{0 h}\right) q_{\mathrm{H} j f}(t)=0. \end{split}$

(10)

1.3 轮胎与中梁的接触关系

大位移伸缩缝的中梁垂直于路面中轴线布置，因此，轮胎与中梁的接触面具有非连续性的特点，需考虑轮胎印迹范围内局部脱空的情况. 为了准确地表达轮胎与中梁的接触关系，轮胎模型在弹性滚子模型^[17-18]中加入了伸缩缝中梁顶面轮廓函数，轮胎与中梁接触关系如图2所示，图中： $y_{0}\left(Z_{{\rm{T}}k} + {Z_{{\rm{A}}k}}\right)$ 为伸缩缝中梁顶面轮廓函数，Z_Tk为第k号轮胎轮心在总体坐标系中的纵向坐标，Z_Tk=vt， ${Z_{{\rm{A}}k}}$ 为第k号轮胎接触印内的局部纵向坐标，−r₀≤ ${Z_{{\rm{A}}k}}$ ≤r₀，r₀为轮胎自由半径.

图 2 轮胎与中梁接触关系

Figure 2. The contact relationship between the center beam and tire

下载: 全尺寸图片幻灯片

弹性滚子模型考虑了轮胎的包容性^[17]（即几何滤波和弹性滤波特性）、轮胎轴心振动和路面振动条件，能较好地模拟轮胎过缝的过程. 模型中第k号轮胎与伸缩缝第i号中梁各接触点的压缩量为

$\begin{aligned} \Delta y\left(Z_{{\rm{T}}k}, {Z_{{\rm{A}}k}}\right) = \left\{ \begin{array}{l} y_{\mathrm{Z} i}\left(x_{k}, t\right) + y_{0}\left(Z_{{\rm{T}}k} + {Z_{{\rm{A}}k}}\right) + \sqrt{r_{0}^{2}-{Z_{{\rm{A}}k} ^{2}}} \\ \quad -r_{0}-y_{\mathrm{T} k}\left(Z_{{\rm{T}}k}\right)-y_{\mathrm{T}k{\rm{s}}} ,\quad\Delta y>0 ,\\ 0 ,\quad \Delta y \leqslant 0, \end{array}\right. \end{aligned}$

(11)

式中：y_Tks为车辆静止时第k号车轮的下压量， $y_{{\text{T}}ks}^{} = - G_{{\text{T}}k}^{}/k_{{\text{T}}ks}^{}$ ，G_Tk为第k号轮胎分配的车辆重力，k_Tks为第k号轮胎静垂直刚度.

根据伸缩缝中梁顶面的非连续性特点， $y_{0}\left(Z_{{\rm{T}}k} + {Z_{{\rm{A}}k}}\right)$ 表示为

$\begin{split} &{y_0}\left( {Z_{{\rm{T}}k} + {Z_{{\rm{A}}k}}+t } \right)= \left\{ {\begin{array}{*{20}{l}} {0,}\quad{{{\textit{z}}_i} - \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2} \leqslant {Z_{{\rm{T}}k}} + {{Z_{{\rm{A}}k}}} \leqslant {{\textit{z}}_i} + \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2},}\\ { - {H_{\rm{Z}}}},\quad {{{\textit{z}}_i} - \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2} - {B_{\rm{F}}} < {Z_{{\rm{T}}k}} + {{Z_{{\rm{A}}k}}} < {{\textit{z}}_i} - \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2}} \quad {{或}\quad {{\textit{z}}_i} + \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2} < {Z_{{\rm{T}}k}} + {{Z_{{\rm{A}}k}}} < {{\textit{z}}_i} + \dfrac{{{B_{\rm{Z}}}}}{2} + {B_{\rm{F}}},} \end{array}} \right. \end{split}$

(12)

式中：B_Z、H_Z分别为中梁顶面宽度和中梁高度；B_F为缝宽.

第k号轮胎与伸缩缝中梁之间的垂向轮胎合力为

$F_{{\text{T}}k}^{}(t) = \sum\limits_{i = 1}^{N_I} {F_{{\text{T}}ki}^{}(t)} \text{，}$

(13)

式中：F_Tki(t)为k号轮胎作用于i号中梁的轮胎力，如式（14）.

$\begin{split} & F_{\mathrm{T} k i}（t） = \int_{a_{k i}}\left[k_{\mathrm{T} k} \Delta y\left(Z_{{\rm{T}}k}, {Z_{{\rm{A}}k}}, t\right) + \right.\\ &\quad\left. c_{\mathrm{T} k} \Delta \dot{y}\left(Z_{{\rm{T}}k},{Z_{{\rm{A}}k}}, t\right)\right] {\rm{d}} {Z_{{\rm{A}}k}} , \end{split}$

(14)

式中：k_Tk为轮胎垂直分布刚度；c_Tk为轮胎垂直分布阻尼；a_ki为第k号轮胎与伸缩缝第i号中梁的接触印迹长度.

由于轮胎的分布垂直刚度、阻尼测定较为困难，因此计算时采用简化公式^[17]，轮胎的分布垂直刚度k_T、阻尼c_T为

$\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {k_{\rm{T}}^{} = k_{{\rm{T}}s}^{}/2a_k^{}},\\ {c_{\rm{T}}^{} = c_{{\rm{T}}s}^{}/2a_k^{}}, \end{array}} \right.$

(15)

式中：k_Ts、c_Ts分别为轮胎静垂直刚度、阻尼；a_k为轮胎与接触面的接触印迹半长度，如式（16）.

$a_k^{} = \sqrt {r_0^2 - f_{{\rm{a}}}^2} \text{，}$

(16)

式中：f_a为轮胎在荷载作用下的胎面位移.

子午线轮胎在荷载作用下变形时存在带束层刚性位移现象^[19-20]. 带束层刚性位移即滚动轴心偏离原轮胎中心的距离为f_b，则轮胎在荷载作用下的下沉量Δy_A为

$\Delta y_{\text{A}} = f_{\text{b}}^{} + f_{\rm{a}} = r_0^{} - r \text{，}$

(17)

式中：r为轮胎滚动半径.

联立式（1）、（9）、（10）、（11）、（12）得到车辆-伸缩缝耦合系统的运动微分方程组. 采用求解效率高、稳定性好的新型快速积分法^[16]，在MATLAB软件中编制计算程序求解方程组.

2. 动力学模型验证

为了得到测试结果来验证耦合系统数值模型仿真结果的有效性，对ZL1600大位移伸缩缝展开了试验测试.

2.1 试验测试介绍

在成都某公司试验场完成试验. 大位移伸缩缝缝宽B为40 mm. 车辆选用国产某型四轴轮胎载重车辆，车辆参数见表2所示. 伸缩缝由6根横梁（H1~H6）和19根中梁（Z1~Z19）组成. 在实际应用中，载重车辆一般行走于外侧货车道，因此试验中车辆右前轮从伸缩缝第5根横梁上方位置驶过. 在Z1、Z10、Z13、Z19号中梁位于H5、H6号横梁和H4、H5号横梁跨中处分别布置A、B两组速度传感器，如图3所示. 传感器频率范围10~1000 Hz，灵敏度30 mV/(mm·s⁻¹).

表 2 四轴载重车辆动力学参数

Table 2. Dynamic parameters of four-axle vehicle

参数	数值	参数	数值
车体质量 m_C/kg	6450	1 轴至车体质心的距离 l₁/m	3.327
车体俯仰惯量J_Cx/（kg·m²）	88327	2 轴至车体质心的距离 l₂/m	1.227
车体侧滚惯量J_Cz/（kg·m²）	17665	后悬架中心至车体质心的距离 l₃/m	3.948
后悬架平衡杆质量 m_S/kg	200	3、4 轴之间的距离 l₄/m	1.35
后悬架平衡杆俯仰惯量 J_S/（kg·m²）	380	1、2 轴的轮距一半 b₁/m	1.0135
1、2 轴非簧载的质量 m_T1 /kg	500	3、4 轴的轮距一半 b₂/m	0.93
3、4 轴非簧载的质量 m_T2/kg	800	1、2 悬架阻尼 c_S1/（kN·s·m⁻¹）	25.32
1、2 轴悬架刚度 k_S1 /（kN·m⁻¹）	284	后悬架阻尼c_S2/（kN·s·m⁻¹）	50.636
后悬架刚度k_S2/（kN·m⁻¹）	2064	1、2 轴轮胎阻尼 c_T1/（kN·s·m⁻¹）	3.5
1、2 轴轮胎刚度 k_T1 /（kN·m⁻¹）	1402	3、4 轴轮胎阻尼 c_T2/（kN·s·m⁻¹）	7
3、4 轴轮胎刚度 k_T2 /（kN·m⁻¹）	2804	轮胎型号	11.00R20-18RP

下载: 导出CSV

| 显示表格

2.2 伸缩缝中梁的动态响应验证

图4为车辆以30 km/h时车速驶过伸缩缝时Z1号中梁A组测点的速度时程曲线对比结果. 由图可知，仿真曲线与试验测试曲线振动趋势基本一致. 由于试验测试时实际车速低于试验设计车速30 km/h，因此，试验测试曲线中轮胎作用在1号中梁的时间较仿真曲线有滞后.

图 3 传感器布置

Figure 3. Layout of the sensors

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 1号中梁A组测点的速度时程曲线（v = 30 km/h）

Figure 4. Speed time history curves of group A measuring points of No.1 middle beam（v = 30 km/h）

下载: 全尺寸图片幻灯片

图5为车辆以不同车速通过伸缩缝时Z1号中梁A组测点振动速度最大值对比结果. 由图可知：同一车速下1轴和4轴分别通过Z1号中梁时测点的振动速度最大值仿真结果与试验测试结果基本一致，测点的振动速度最大值随速度的变化趋势也一致.

图 5 1号中梁A组测点振动速度最大值对比

Figure 5. Comparison results of maximum speed at group A measuring points of No.1 middle beam

下载: 全尺寸图片幻灯片

对中梁测点的速度时程曲线进行积分^[21]，可以得到测点的位移时程曲线. 试验测试和仿真计算分别得到车辆以不同车速通过伸缩缝时Z1、Z10、Z13、Z19号中梁测点最大下沉量对比结果见表3. 由表可知：同一车速下各中梁A组、B组测点的最大下沉量仿真结果与试验测试结果最大偏差分别为7.8%、8.7%.

表 3 中梁测点最大下沉量对比结果

Table 3. Comparison results of maximum sinking displacement of center beam test points

传感器位置	车速/ （km·h⁻¹）	1 号中梁			10 号中梁			13 号中梁			19 号中梁
传感器位置	车速/ （km·h⁻¹）	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %
A 组	30	0.42	0.41	2.4	0.49	0.51	4.1	0.54	0.56	3.7	0.55	0.58	5.5
	40	0.50	0.48	4.0	0.56	0.60	7.1	0.58	0.61	5.2	0.64	0.69	7.8
	60	0.54	0.51	5.6	0.58	0.59	1.7	0.62	0.65	4.8	0.60	0.64	6.7
B 组	30	0.14	0.13	7.1	0.23	0.24	4.3	0.20	0.21	5.0	0.22	0.21	4.5
	40	0.18	0.17	5.6	0.25	0.27	8.0	0.29	0.31	6.9	0.26	0.28	7.7
	60	0.20	0.19	5.0	0.29	0.31	6.9	0.31	0.30	3.2	0.23	0.25	8.7

下载: 导出CSV

| 显示表格

3. 车辆对伸缩缝的冲击效应分析

用冲击系数μ来表示车辆轮胎力对伸缩缝冲击效应的大小，如式（18）.

$\begin{split} \\ \mu =({F}_{\text{T}\mathrm{max}}^{}/{F}_{\text{Ts}}^{})/{F}_{\text{Ts}}^{} , \end{split}$

(18)

式中：F_Tmax为轮胎动态力最大值；F_Ts为静轮胎力.

图6为车辆以80 km/h驶过伸缩缝各中梁（Z1~Z19）及上桥（B2）时车辆轮胎力冲击系数. 由图可知：车辆驶过伸缩缝各中梁时，1、2轴轮胎力冲击系数小于3、4轴；车轮驶过伸缩缝上桥时轮胎力冲击系数最大，此处边梁与桥梁梁体端部连接处混凝土最容易发生破坏，与实际应用中梁体端部混凝土病害高发的情况一致.

图 6 车辆驶过伸缩缝时轮胎力冲击系数（v = 80 km/h）

Figure 6. Impact factors of tire force when vehicle passing through expansion joint （v = 80 km/h）

下载: 全尺寸图片幻灯片

图7为车辆驶上伸缩缝时轮胎力最大冲击系数随车速变化的关系. 由图可知：车辆驶上伸缩缝时各轴轮胎力最大冲击系数随着车速的增大而增大，且3、4轴轮胎力最大冲击系数增速高于1、2轴；当车速为120 km/h时，1、2轴轮胎力的冲击系数最大值均为0.31，小于我国现行规范^[21]的推荐值0.45，3、4轴轮胎力的冲击系数最大值分别为0.62、0.67，均大于规范^[21]的推荐值0.45.

图 7 车辆驶上伸缩缝时的最大冲击系数与车速的关系

Figure 7. Relationships between maximum impact factor and speed when vehicle getting on the expansion joint

下载: 全尺寸图片幻灯片

图8为车辆驶过伸缩缝上桥时轮胎力最大冲击系数随车速变化的关系. 由图可知：车辆上桥时各轴轮胎力最大冲击系数随着车速的增大而增大；当车速为120 km/h时，轮胎力的冲击系数最大值均为0.82，大于规范^[21]的推荐值0.45.

图 8 车辆驶上桥梁时的最大冲击系数与车速的关系

Figure 8. Relationship between maximum impact factor and speed when vehicle getting on the bridge

下载: 全尺寸图片幻灯片

4. 结　论

本文提出了一种轮胎载重车辆-大位移伸缩缝耦合系统动力学模型，并通过试验测试结果对动力学模型的有效性进行了验证，在此基础上研究了车辆对大位移伸缩缝的冲击效应，研究结果表明：

1）车辆-大位移伸缩缝耦合系统动力学模型能有效地仿真耦合系统动态响应，仿真得到的中梁振动速度时程曲线与试验测试值趋势相同，中梁测点的振动速度最大值仿真结果与试验测试值随速度的变化趋势表现出较好的一致性，中梁测点最大下沉量与试验测试值的最大偏差小于10.0%，可满足工程精度.

2）车辆后双轴轮胎力的冲击系数大于前轴，且车辆对大位移伸缩缝末端边梁与桥梁连接处混凝土的冲击大于对伸缩缝中梁的冲击，实际应用中应考虑对此处桥面进行加强.

3）车辆对大位移伸缩缝中梁和伸缩缝末端桥梁的轮胎力冲击系数均随车速的增大为增大，当车速为120 km/h时，对两者的冲击系数最大值分别为0.67和0.82，大于我国现行规范中的局部冲击系数取0.45的建议值. 建议在伸缩缝和桥梁端部局部结构的设计中引入车辆冲击系数时应在现有规范推荐值的基础上进行适当的放大. 同时建议进一步优化大位移伸缩缝中梁与车道线的夹角以降低车辆的冲击效应.

本文所建立的轮胎载重车辆-大位移伸缩缝耦合系统动力学模型能可靠地求解耦合系统动态响应，为大位移伸缩缝的设计和动态特性研究提供了一种计算方法，后续可以针对各参数和病害状态对大位移伸缩缝的性能影响进行进一步的研究.

图 1 车辆-伸缩缝耦合系统受力分析

Figure 1. Force analysis of the vehicle-expansion joint coupled system

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 轮胎与中梁接触关系

Figure 2. The contact relationship between the center beam and tire

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 传感器布置

Figure 3. Layout of the sensors

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 1号中梁A组测点的速度时程曲线（v = 30 km/h）

Figure 4. Speed time history curves of group A measuring points of No.1 middle beam（v = 30 km/h）

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 1号中梁A组测点振动速度最大值对比

Figure 5. Comparison results of maximum speed at group A measuring points of No.1 middle beam

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 车辆驶过伸缩缝时轮胎力冲击系数（v = 80 km/h）

Figure 6. Impact factors of tire force when vehicle passing through expansion joint （v = 80 km/h）

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 车辆驶上伸缩缝时的最大冲击系数与车速的关系

Figure 7. Relationships between maximum impact factor and speed when vehicle getting on the expansion joint

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 车辆驶上桥梁时的最大冲击系数与车速的关系

Figure 8. Relationship between maximum impact factor and speed when vehicle getting on the bridge

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 大位移伸缩缝主要结构参数

Table 1. Main structural parameters of large displacement expansion joint

项目	数值	项目	数值
弹性模量 E/GPa	205	泊松比 ν	0.3
材料密度 ρ/（kg·m⁻³）	7800	缝宽 B/mm	0~80
中梁单位长度质量 m_Z/（kg·m⁻¹）	49.33	横梁单位长度质量 m_H/（kg·m⁻¹）	315.9
中梁长度 L_Z/m	10.2	横梁长度 L_H/m	4.2
中梁截面惯性矩 I_Z/m⁴	1.24 × 10⁻⁵	横梁截面惯性矩 I_H/m⁴	2.46 × 10⁻⁴
中梁、横梁弹性元件刚度/（kN·mm⁻¹）	80	中梁、横梁弹性元件阻尼/（N·s·mm⁻¹）	5

下载: 导出CSV

表 2 四轴载重车辆动力学参数

Table 2. Dynamic parameters of four-axle vehicle

参数	数值	参数	数值
车体质量 m_C/kg	6450	1 轴至车体质心的距离 l₁/m	3.327
车体俯仰惯量J_Cx/（kg·m²）	88327	2 轴至车体质心的距离 l₂/m	1.227
车体侧滚惯量J_Cz/（kg·m²）	17665	后悬架中心至车体质心的距离 l₃/m	3.948
后悬架平衡杆质量 m_S/kg	200	3、4 轴之间的距离 l₄/m	1.35
后悬架平衡杆俯仰惯量 J_S/（kg·m²）	380	1、2 轴的轮距一半 b₁/m	1.0135
1、2 轴非簧载的质量 m_T1 /kg	500	3、4 轴的轮距一半 b₂/m	0.93
3、4 轴非簧载的质量 m_T2/kg	800	1、2 悬架阻尼 c_S1/（kN·s·m⁻¹）	25.32
1、2 轴悬架刚度 k_S1 /（kN·m⁻¹）	284	后悬架阻尼c_S2/（kN·s·m⁻¹）	50.636
后悬架刚度k_S2/（kN·m⁻¹）	2064	1、2 轴轮胎阻尼 c_T1/（kN·s·m⁻¹）	3.5
1、2 轴轮胎刚度 k_T1 /（kN·m⁻¹）	1402	3、4 轴轮胎阻尼 c_T2/（kN·s·m⁻¹）	7
3、4 轴轮胎刚度 k_T2 /（kN·m⁻¹）	2804	轮胎型号	11.00R20-18RP

下载: 导出CSV

表 3 中梁测点最大下沉量对比结果

Table 3. Comparison results of maximum sinking displacement of center beam test points

传感器位置	车速/ （km·h⁻¹）	1 号中梁			10 号中梁			13 号中梁			19 号中梁
传感器位置	车速/ （km·h⁻¹）	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %	试验值/mm	仿真值/mm	偏差/ %
A 组	30	0.42	0.41	2.4	0.49	0.51	4.1	0.54	0.56	3.7	0.55	0.58	5.5
	40	0.50	0.48	4.0	0.56	0.60	7.1	0.58	0.61	5.2	0.64	0.69	7.8
	60	0.54	0.51	5.6	0.58	0.59	1.7	0.62	0.65	4.8	0.60	0.64	6.7
B 组	30	0.14	0.13	7.1	0.23	0.24	4.3	0.20	0.21	5.0	0.22	0.21	4.5
	40	0.18	0.17	5.6	0.25	0.27	8.0	0.29	0.31	6.9	0.26	0.28	7.7
	60	0.20	0.19	5.0	0.29	0.31	6.9	0.31	0.30	3.2	0.23	0.25	8.7

下载: 导出CSV

参考文献(21)

[1]	赵健. 高速公路桥梁伸缩缝病害的成因及防治[J]. 公路交通科技(应用技术版),2007,3(12): 128-129, 133. ZHAO Jian. Causes and prevention of expansion joint disease for expressway bridge[J]. Highway Transportation Technology (Application Technology Edition), 2007, 3(12): 128-129, 133.
[2]	XIA Q, XIA Y, WAN H P, et al. Condition analysis of expansion joints of a long-span suspension bridge through metamodel-based model updating considering thermal effect[J]. Structural Control and Health Monitoring, 2020, 27(5): 1-16.
[3]	HU J H, WANG L H, SONG X P, et al. Field monitoring and response characteristics of longitudinal movements of expansion joints in long-span suspension bridges[J]. Measurement: Journal of the International Measurement Confederation, 2020, 162: 1-13.
[4]	孙正峰,王少华,吴昊,等. 大位移桥梁伸缩缝耦合动力学研究[J]. 公路工程,2014,39(2): 59-62,104. SUN Zhengfeng, WANG Shaohua, WU Hao, et al. Coupling dynamic research of the large displacement bridge expansion joints[J]. Highway Engineering, 2014, 39(2): 59-62,104.
[5]	严情木,王少华,杨刚,等. 大位移桥梁伸缩缝的垂向动力学响应研究[J]. 机械设计与制造,2013(7): 41-43,46. doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2013.07.014 YAN Qingmu, WANG Shaohua, YANG Gang, et al. Research of vertical dynamic response of the large displacement bridge expansion joint[J]. Machinery Design & Manufacture, 2013(7): 41-43,46. doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2013.07.014
[6]	LI B, WANG S H, WU X, et al. Dynamic response of continuous beams with discrete viscoelastic supports under sinusoidal loading[J]. International Journal of Mechanical Sciences, 2014, 86: 76-82. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2014.02.005
[7]	谢旭,吴冬雁,王建峰,等. 伸缩缝车辆冲击引起的钢箱梁桥振动特性[J]. 浙江大学学报(工学版),2009,43(10): 1923-1930. doi: 10.3785/j.issn.1008-973X.2009.10.030 XIE Xu, WU Dongyan, WANG Jianfeng, et al. Dynamical behavior of steel box girder bridges due to vehicle-induced vibration at expansion joint[J]. Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2009, 43(10): 1923-1930. doi: 10.3785/j.issn.1008-973X.2009.10.030
[8]	SUN Z, ZHANG Y F. Vehicle-induced dynamic response of expansion joints in long span bridges[J]. Applied Mechanics and Materials, 2014, 584/585/586: 2117-2120.
[9]	FRIEDL R, MANGERIG I. Dynamic amplification of bridge-expansion-joints considering roughness induced vehicle vibrations[J]. Procedia Engineering, 2017, 199: 2651-2656. doi: 10.1016/j.proeng.2017.09.515
[10]	MANGERIG I, FRIEDL R. Dynamic interaction between vehicles and bridge expansion joints[C]// Proceedings of the International Conference on Structural Dynamic Porto. [S.l.]: European Association for Structural Dynamics, 2014: 1153-1160.
[11]	丁勇,谢旭,区达光,等. 基于分布式弹簧-阻尼单元的桥头跳车动力荷载分析[J]. 土木工程学报,2012,45(12): 127-135. DING Yong, XIE Xu, AU FRANCIS T K, et al. Analysis of dynamic load of vehicle bumping at bridge-head using distributed spring-damper element[J]. China Civil Engineering Journal, 2012, 45(12): 127-135.
[12]	DING Y, ZHANG W, AU F T K. Effect of dynamic impact at modular bridge expansion joints on bridge design[J]. Engineering Structures, 2016, 127: 645-662. doi: 10.1016/j.engstruct.2016.09.007
[13]	张纬. 车辆荷载作用下桥梁伸缩缝强度与疲劳问题研究[D]. 宁波: 宁波大学, 2017.
[14]	吴延平,吴冬雁,谢旭,等. 车辆通过钢箱梁桥伸缩缝的振动响应及减振[J]. 噪声与振动控制,2013,33(2): 95-100. WU Yanping, WU Dongyan, XIE Xu, et al. Response and vibration control of steel box-girder bridge when vehicles passing through the expansion joint[J]. Noise and Vibration Control, 2013, 33(2): 95-100.
[15]	张锋. 深季节冻土区重载汽车荷载下路基动力响应与永久变形[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2012.
[16]	翟婉明. 车辆-轨道耦合动力学[M]. 4版. 北京: 科学出版社, 2015.
[17]	郭孔辉,刘青,丁国峰. 轮胎包容特性分析及其在汽车振动系统建模中的应用[J]. 汽车工程,1999,21(2): 65-71,80. GUO Konghui, LIU Qing, DING Guofeng. Analysis of tire enveloping properties and its application in modeling of vehicle vibration systems[J]. Automotive Engineering, 1999, 21(2): 65-71,80.
[18]	YANG S P, LI S H, LU Y J. Dynamics of vehicle-pavement coupled system based on a revised flexible roller contact tire model[J]. Science in China Series E:Technological Sciences, 2009, 52(3): 721-730. doi: 10.1007/s11431-009-0053-0
[19]	崔志博. 子午线轮胎接地特性可控设计理论及实验研究[D]. 哈尔滨: 哈尔滨工业大学, 2016.
[20]	林楠,李东升,李宏男. 基于零初值的测试加速度积分速度与位移的方法[J]. 中国科学:技术科学,2016,46(6): 602-614. doi: 10.1360/N092015-00282 LIN Nan, LI Dongsheng, LI Hongnan. Novel integration method of measured acceleration to velocity and displacement based on zero initial condition[J]. Scientia Sinica (Technologica), 2016, 46(6): 602-614. doi: 10.1360/N092015-00282
[21]	中华人民共和国交通运输部. 公路桥涵设计通用规范: JTG D60—2015[S]. 北京: 人民交通出版社, 2015

施引文献

期刊类型引用(4)

1.	董传海，刘传斌. 大型渡槽混凝土结构伸缩缝双止水防渗结构施工技术及其效果分析. 四川水泥. 2024(04): 162-164 . 百度学术
2.	刘焕举，李鹏智，史赛威，詹雨昂，胡香群. 随机车流下桥梁-伸缩缝一体建模及伸缩缝寿命评估. 沈阳大学学报(自然科学版). 2024(06): 515-522+551-552 . 百度学术
3.	张兵，杜厚羿，朱方正，吴一凡，饶俊森，邱龙涛. 单自由度振动台随机波形复现控制策略研究. 机床与液压. 2023(23): 80-85 . 百度学术
4.	吕俊平，韩凌霞，丁勇. 车辆对桥梁伸缩缝冲击效应的实验研究. 工程建设与设计. 2022(01): 50-52+60 . 百度学术

其他类型引用(1)

附加材料(0)

访问统计

点击查看大图

图(8) / 表(3)

计量

文章访问数: 391
HTML全文浏览量: 191
PDF下载量: 17
被引次数: 5

1. 车辆-大位移伸缩缝耦合系统垂向动力学模型
1.1 车辆振动微分方程
1.2 伸缩缝振动微分方程
1.3 轮胎与中梁的接触关系
2. 动力学模型验证
2.1 试验测试介绍
2.2 伸缩缝中梁的动态响应验证
3. 车辆对伸缩缝的冲击效应分析
4. 结　论

载重车辆-伸缩缝耦合系统的垂向振动数值模拟方法

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200712

作者简介: 张露（1990—），男，博士研究生，研究方向为结构振动，E-mail：jd_zhanglu@163.com

通讯作者: 王少华（1963—），男，教授，博士，研究方向为机械设计、结构振动和工业工程，E-mail：2892923270@qq.com

计量

出版历程

Numerical Simulation Method for Vertical Vibration of Heavy Vehicle-Expansion Joint Coupled System

1. 车辆-大位移伸缩缝耦合系统垂向动力学模型

1.1 车辆振动微分方程

1.2 伸缩缝振动微分方程

1.3 轮胎与中梁的接触关系

2. 动力学模型验证

2.1 试验测试介绍

2.2 伸缩缝中梁的动态响应验证

3. 车辆对伸缩缝的冲击效应分析

4. 结 论

期刊类型引用(4)

其他类型引用(1)

计量

出版历程

目录

1. 车辆-大位移伸缩缝耦合系统垂向动力学模型

1.1 车辆振动微分方程

1.2 伸缩缝振动微分方程

1.3 轮胎与中梁的接触关系

2. 动力学模型验证

2.1 试验测试介绍

2.2 伸缩缝中梁的动态响应验证

3. 车辆对伸缩缝的冲击效应分析

4. 结 论

作者简介:
张露（1990—），男，博士研究生，研究方向为结构振动，E-mail：jd_zhanglu@163.com

通讯作者:
王少华（1963—），男，教授，博士，研究方向为机械设计、结构振动和工业工程，E-mail：2892923270@qq.com

4. 结　论

4. 结　论