ANSYS驱动的高速列车-轨道-桥梁地震响应综合分析

本文档深入探讨了"基于ANSYS平台的高速列车-轨道-桥梁时变系统地震响应分析"这一主题，发表于2013年的《振功与冲击》期刊第32卷第21期。作者刘常亮、尹训强、林泉、李建波和胡志强来自大连理工大学海岸与近海国家重点实验室抗震分室，他们针对高速列车在地震中的动态行为进行了研究。 论文的核心内容是构建一个适用于地震响应分析的复杂系统模型。他们采用ANSYS作为平台，引入虚拟节点技术，创建了轮轨耦合时变单元，这允许在通用有限元软件中实现高效而精确的模拟。UPFs（用户可编程功能）被巧妙地整合，以适应模型的定制需求，尤其是对于轨道与桥梁之间的动态交互的模拟。 模型设计中，轨道与桥梁之间的相互作用通过质点-弹簧-阻尼器模型来体现，这种简单但有效的物理模型能够捕捉到两者间的动态响应。其余的列车子系统则通过刚体动力学方法进行模拟，而轨道-桥梁耦合子系统则依赖于有限元法，通过几何相容条件和相互作用力的平衡来确保整个系统的动态一致性。 研究者选择地震加速度时程作为系统输入，运用大质量法对轨道-桥梁子系统施加动态负载。这种方法确保了模型在实际地震条件下能准确预测列车及其支撑结构的响应。 论文最后部分，作者通过数值计算实例以及实际工程应用的验证，证实了所提模型的可靠性和实用性。结果表明，该时变系统模型不仅能够处理高速列车-轨道-桥梁这样的复杂系统，而且展现了在解决大型实际工程问题上的潜力，尤其在非线性分析方面，ANSYS和UPFs的优势得到了充分展现。 关键词包括高速列车、时变系统、地震响应分析、ANSYS和UPFs，这些词汇概括了论文的主要研究内容和技术手段。这篇论文对于理解高速铁路在地震条件下的安全性能评估具有重要意义，也为工程领域的振动控制和结构优化提供了重要的理论支持。