高架桥振动的有限元分析

发表时间:2020/12/11   来源:《科学与技术》2020年第23期   作者:杨婷婷
[导读] 本文将采用两种不同的途径来分析高架桥箱梁模型,分别包括Ansys中直接建模和Solidworks建模结合Workbench分析两个方法,将高架桥设置为梁单元
        杨婷婷
        无锡地铁集团有限公司运营分公司,江苏 无锡 214028

        摘要:本文将采用两种不同的途径来分析高架桥箱梁模型,分别包括Ansys中直接建模和Solidworks建模结合Workbench分析两个方法,将高架桥设置为梁单元,绘出梁体截面,再建立梁模型,在两端添加简支边界约束,最后通过模态分析,计算得出前十阶的自振频率的模拟结果。
关键词:高架桥;振动;有限元分析
1 Ansys中直接建模
1.1 问题描述
        如图为高铁轨道高架桥的其中一段(两桥墩的中间桥梁),其长度方向横截面形状一致,在梁的两端施加Z方向支反力,对高铁轨道高架桥进行模态分析。
高架桥材料参数如下表[1]:
1.2 问题分析
该问题属于动力学中的模态分析问题,汇出截面形状,选择Beam188单元求解[2]。
1.3模型建立及求解
显示截面特征的梁模型如图1-1所示。


















3.2 分析结论
(1)有限元分析建立梁模型自振频率的前十阶振动频率分布在3~37Hz。
(2)图2-4至2-8结果表明,局部模态的振动有两种类型:①中心模态——中心可以移动,但边缘是固定的。②边缘模态——中心固定,但边缘可以移动。
3.3 数据误差分析
(1)在Ansys分析结果中,第一阶模态为弯曲振动。
(2)随着阶数增高,理论值与Ansys分析计算出现偏差。这是因为存在轴向振动、转动惯量等影响,所以有的模态为轴向振动,而弯曲振动的自振频率在高阶中有时无法体现。
(3)Ansys模拟计算有一定精度,但也有一定误差。实际工程中,应该兼顾理论预测结果与软件模拟结果,不可偏顾。
[参考文献]
[1]罗文俊, 张辛元. 高速铁路高架桥局部振动的有限元分析[J]. 噪声与振动控制, 2014, 34(06): 148-152.
[2]王富耻, 张朝晖. ANSYS10.0有限元分析理论与工程应用[M]. 北京: 电子工业出版社, 2006.5: 138-143.
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