变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟

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1、万方数据第35卷第2期南京理工大学学报V01．35No．22011年4月JournalofNanjingUniversityofScienceandTechnologyApr．20II变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟陈强，杨国来，王晓锋，葛建立(南京理工大学机械工程学院，江苏南京210094)摘要：分析具有大速度、加速度或大质量的移动栽荷作用下支撑梁的动力响应问题，采用有限元法和振型叠加法相结合的建模方法，推导出关于模态坐标的时变系数常微分方程组，并通过Newmark吊算法求解数值解。与文献算例和ABAQUS模型的结果对比验证了该文方法与现有方法的一致性。通过分析

2、匀速、匀加速、匀减速3种典型运动状态移动栽荷作用下的支撑梁响应情况可知，在移动载荷具有大速度、大加速度或大质量时，研究梁的动力响应问题均需考虑移动栽荷惯性影响。关键词：动态响应；有限元法；振型叠加；移动质量；变速运动；惯性影响中图分类号：0327文章编号：1005—9830(2011)02—0204—05NmnericalAnalysisforDynamicResponsesofBeamsSubjectedtoMovingLoadswithNon-uniformMotionCHENQiang，YANGGuo—lai，WANGXiao-feng，GEJian-li(Sch

3、oolofMechanicalEngineering，NUST，Nanjing210094，China)Abstract：Toanalyzethedynamicresponsesofsupportingbeamssubjectedtomovingloadswithlargevelocities，largeaccelerationsorlargemass，amodelingmethodcombiningthefiniteelementmethodwiththemodalsuperpositionmethodisderived．Asystemofordinarydiffer

4、entialex[uationsaboutmodescoordinatesisdeducted．whichhastime-varyingcoefficientsandcanbesolvedbyapplyingNewmark-归algorithm．ThemethodisprovedequivalenttothepresentmethodsbycomparingreferencesandtheABAQUSmodel．Throughanalyzingdynamicresponsesofsupportingbeamssubjectedtomovingloadswiththree

5、motionstyles(uniform，acceleratedanddecelerated)，thispaperconcludesthatthemovingloads'inertiaeffectissignificantwhenamovingloadhasl孵n艄．1argevelocityorlargeacceleration．Keywords：dynamicresponses；finiteelementmethods；modalsuperposition；movingmasses；non—uniformmotiOll8；inertiaeffect收稿日期：2009

6、—11—26修回日期：2010—09-10基金项目：国防“973”课题(61311603)作者简介：陈强(1987-)，男，博士生，主要研究方向：现代设计方法与技术，E—mail：milhr5772@sina．com；通讯作者：杨国来(1968-)，男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：武器虚拟样机技术，E-mllil．．”蚰ggl@mail．njun．edu．Cllo万方数据总第177期陈强杨国来王晓锋葛建立变速移动载荷作用下梁的动态响应数值模拟205移动载荷作用下梁的动力学问题在工程实践中较为常见。例如列车桥梁系统的振动，导轨的振动，火炮后座等。早期的理论模型仅

7、仅研究集中力作用下等截面梁的动态响应，研究者多采用振型叠加法或积分变换的方法获得解析解，将解析解与实验结果对比，得出移动载荷相对于梁的质量较小时可以忽略移动载荷惯性力对梁动态响应影响的结论¨，2J。长期以来，这一结论在工程领域被广泛接受。随着机械系统高速重载的发展趋势，工程上大速度、大加速度和大质量的移动载荷作用在梁上的问题越来越多，这就要求模型中不能忽略移动载荷惯性力的影响。现有研究表明，通过描述这一问题的时变系数方程很难得到解析解，多数情况下必须通过有限元方法获得数值解∞。】。本文采用有限元和振型叠加相结合的计算方法分析了变速运动移动