龚威
- 作品数：12 被引量：77H指数：6
- 供职机构：中南大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金牵引动力国家重点实验室开放基金中央高校基本科研业务费专项资金更多>>
- 相关领域：交通运输工程建筑科学理学更多>>
- 高速铁路有砟轨道-箱式路基沉降限值研究
- 为确定有砟轨道下新型箱式路基结构的沉降限值，本文从轨道结构变形、受力和列车走行性两方面研究了地基沉降对其静、动力学特性的影响。首先根据箱式路基结构特点确定了错台、折角、对折和横向错位四种沉降类型;通过建立有砟轨道-箱式路...
- 朱志辉秦宇龚威刘瑞涛李晓光
- 关键词：有砟轨道行车安全性
- 基于联合仿真方法的铁路钢桁梁桥局部应力分析被引量：5
- 2021年
- 针对移动列车引起的铁路钢桁梁桥局部应力问题,提出了基于Ansys-Matlab联合仿真的列车-桥梁耦合动力响应分析方法。根据多体动力学理论,采用Matlab软件建立具有二系悬挂的质量-弹簧-阻尼系统车辆动力学模型;采用有限元软件Ansys建立桥梁多尺度有限元模型;通过Matlab软件和Ansys软件之间的轮轨接触力传递,实现列车子系统和桥梁子系统的耦合振动分析。以广州麻涌铁路桥为例,通过现场试验数据验证了Ansys-Matlab联合仿真方法的准确性,并可有效求解车桥耦合振动引起的桥梁局部应力问题。基于该方法,分析了不同编组列车和不同车速条件下列车动力荷载对钢桁梁桥节点板的局部应力影响,结果表明:钢桁梁桥节点板与桁架斜杆连接处应力响应最大;车速对节点板的最大应力值响应影响不大,但不同车速引起的高应力幅的疲劳应力循环次数不同。
- 朱志辉陈伟龚威张磊胡狄贺学军
- 关键词：钢桁梁桥车桥耦合振动局部应力节点板
- 列车动力荷载作用下大跨度斜拉桥局部振动响应研究被引量：6
- 2017年
- 为研究列车动力荷载引起的大跨度斜拉桥主梁和桥面板局部动力响应,基于车-桥耦合动力学理论建立了列车-轨道-斜拉桥空间耦合动力学模型。采用固定界面模态综合法和等效正交异性板法建立大跨度斜拉桥精细化三维有限元模型,车辆简化为具有二系悬挂的31自由度弹簧-质量模型,轮轨关系采用可分离的三维轮轨滚动接触模型。以主跨为1 092 m的沪通长江大桥为例,研究了轨道不平顺激励条件下高速列车行驶引起的桥面板和主桁架梁的动力响应特征及分布规律。研究结果表明:固定界面模态综合法既可以有效减少模型自由度数目,又可以反映桥梁局部动力响应;等效正交异性板法虽能较好地反映桥面板的局部振动,但由于没有考虑等效前后主梁整体刚度的一致性,故所计算的主梁振动位移偏差较大;由于桥面板局部竖向刚度较小,桥梁行车线正下方的桥面板竖向加速度远大于主梁桁架节点竖向加速度,建议我国相关铁路桥梁规范在评估大跨度板桁斜拉桥振动加速度时,考虑桥面板局部振动的影响;列车动力荷载作用下主梁桁架杆件应力冲击系数较小,动力效应不显著。
- 朱志辉程玉莹龚威蔡成标郭向荣
- 关键词：大跨度斜拉桥车-桥耦合振动轮轨接触
- 基于传递矩阵法的轨道结构动力分析方法被引量：1
- 2021年
- 为研究移动荷载作用下的轨道结构动力响应,提出了一种基于传递矩阵法的轨道建模和求解方法。该方法利用轨道结构的周期性特征,首先将其周期性重复部分划分为不同元胞单元,并建立各类元胞的动力方程;而后根据相邻元胞单元间的位移和内力协调关系,推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道结构的状态矢量传递模型;最后结合轨道结构边界条件,采用直接积分法求解各个元胞结构的动力响应。针对有砟和无砟轨道结构,分别提出了不同的元胞划分方案,建立了相应的状态矢量传递模型。并分别以移动荷载通过有砟轨道和无砟轨道为例,采用TMM和有限元直接刚度法计算了轨道动力响应;结果表明,该方法具有较高的计算精度,且显著地降低了轨道结构自由度数目,可有效地用于轨道结构的动力响应分析。
- 朱志辉王盈莹龚威张磊蒋丽忠
- 关键词：传递矩阵法移动荷载动力响应
- 列车—轨道—桥梁耦合系统动力方程求解方法对计算精度和效率的影响被引量：21
- 2016年
- 基于轮轨Hertz接触模型,分别建立列车—轨道—桥梁垂向耦合系统的分离迭代法和耦合时变法的系统动力方程。根据系统最高频率以及谱半径理论分析这2种系统动力方程对时间积分步长的要求以及在计算收敛性方面的差别;以8辆车编组的高速列车通过5跨简支梁桥为例,对比这2种系统动力方程的计算精度,并分析耦合时变系统动力方程不同时间积分步长对不同动力响应指标计算精度的影响规律。结果表明:分离迭代法系统动力方程受积分步内迭代稳定性和计算精度的双重控制,其时间积分步长必须小于0.2ms;而耦合时变法系统动力方程则允许采用较大的时间积分步长,但不同动力响应指标的计算精度受时间积分步长的影响不同,其中,钢轨位移、车体振动加速度、桥梁位移以及轮轨垂向力等指标对时间积分步长的变化不敏感,在1ms的积分步长下即可得到精确解,而钢轨和桥梁的振动加速度指标对时间积分步长的变化敏感,时间积分步长需要小于0.4ms。
- 朱志辉龚威王力东蔡成标余志武
- 关键词：高速列车动力响应
- 多种垂向轮轨关系的对比及改进的车-线-桥系统迭代模型的建立被引量：21
- 2017年
- 对比分析非线性赫兹接触、线性赫兹接触、刚性接触这3种轮轨接触模型对车-线-桥垂向耦合系统动力分析结果的影响,并建立改进的车-线-桥耦合系统迭代计算模型。车辆模型采用多体系统动力学建立,轨道-桥梁模型采用有限元方法建立,根据不同的轮轨接触模型,建立相应的轮轨力计算公式,并采用分离迭代法计算耦合系统振动响应。在数值算例中,以高速列车通过5跨简支梁桥为计算背景,对不同轮轨接触模型的仿真计算结果进行对比分析。针对传统车-线-桥耦合系统迭代计算模型计算效率低的问题,建立改进的迭代计算模型。研究结果表明:线性赫兹接触模型与非线性赫兹接触模型得到的车体加速度、轮轨力、钢轨和桥梁的位移和加速度均较吻合,但前者的计算效率较低;忽略轮对惯性力的刚性接触模型无法得到准确的钢轨和桥梁加速度;改进模型通过建立包含轮轨接触弹簧的车辆模型来提高车辆子系统的迭代稳定性,其计算效率比传统模型提高近7倍;为保证计算结果的准确性,车-线-桥耦合振动计算中应考虑时间步内的迭代计算。
- 朱志辉王力东龚威余志武蔡成标
- 关键词：赫兹接触迭代模型
- 基于模态叠加法和直接刚度法的列车-轨道-桥梁耦合系统高效动力分析混合算法被引量：7
- 2019年
- 为提高列车-轨道-桥梁耦合系统(Train-Track-BridgeCoupledSystem,TTBS)动力分析的计算效率,该文基于作者之前提出的TTBS动力分析混合模型,结合模态叠加法和直接刚度法,提出了一种改进的混合方法(Improved Hybrid Method,IHM)。该方法中,列车动力方程通过多刚体动力学方法建立;轨道结构动力方程通过直接刚度法建立以准确求解其高频局部振动响应,桥梁结构动力方程通过模态叠加法建立以降低其自由度数目。列车和轨道结构通过轮轨线性Hertzian接触关系耦合为列车-轨道耦合时变子系统,轨道与桥梁间通过轨-桥相互作用力的平衡迭代实现耦合。首先以朔黄重载铁路32 m简支梁桥现场试验数据验证了该文方法的正确性。然后,以CRH2型高速动车组通过万宁系杆拱桥为例,探究了桥梁振型数量对动力响应指标计算精度的影响规律,最后,对比三种不同的列车-轨道-桥梁耦合系统动力分析方法的计算结果及耗时,结果表明:同样的计算精度下,该文方法具有更高的计算效率。
- 朱志辉张磊龚威罗思慧姚京川余志武
- 关键词：混合模型直接刚度法
- 基于传递矩阵法的车辆-轨道垂向耦合系统动力分析方法
- 2022年
- 为准确高效求解车辆-轨道耦合系统动力响应,利用轨道结构的周期性特征,基于传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)提出了一种便捷的轨道子系统建模和求解方法。该方法根据轨道系统结构特点,分别将有砟轨道和CRTSⅡ型无砟轨道系统的周期性重复部分划分为不同轨道元胞结构,在元胞结合面引入刚度方程假定,基于元胞结构动力方程推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道子系统的状态矢量传递模型,最后结合轨道结构边界条件和轮轨间相互作用力,采用直接积分法求解轨道元胞结构的动力响应。车辆系统采用10自由度的车辆模型,并基于轮轨线性赫兹接触模型,通过轮轨相互作用力与轨道系统实现耦合。以高速动车通过无砟轨道结构为计算背景,对TMM和有限元直接刚度法(direct stiffness method,DSM)的计算结果进行对比分析。研究结果表明,该方法显著地降低了车-轨耦合系统中轨道子系统的自由度数目,具有较高的计算精度和计算效率,且建模便捷,可有效地用于车辆-轨道耦合系统的动力响应分析。
- 朱志辉王盈莹龚威龚威
- 关键词：动力响应轮轨相互作用
- 基于分离迭代和耦合时变的列车—轨道—桥梁耦合系统高效动力分析混合算法被引量：10
- 2018年
- 为提高列车—轨道—桥梁耦合系统动力分析的计算效率,基于耦合时变法及分离迭代法,提出了1种混合算法。该算法将列车—轨道—桥梁耦合系统分解为车辆—轨道子系统和桥梁子系统。其中,车辆—轨道子系统在每一时间步需根据车辆位置对系统刚度系数矩阵进行更新,具有时变的特性;桥梁子系统的系统动力系数矩阵在整个动力分析过程中保持不变;车辆—轨道子系统与桥梁子系统通过钢轨与桥梁间作用力的平衡迭代实现耦合。利用朔黄重载铁路32m简支梁桥现场试验数据与由混合算法计算得到的分析结果进行对比,验证了混合算法的可行性。采用耦合时变法和混合算法分别计算列车通过蒙华重载铁路黄河龙门大桥的动力响应,结果表明:采用相同的时间积分步长时,2种方法拥有相同的计算精度,但混合算法比耦合时变法具有更高的计算效率,求解耗时降低了75%。
- 朱志辉龚威张磊余志武蔡成标
- 关键词：动力响应混合算法
- 基于改进迭代模型的车-桥耦合系统竖向随机振动研究被引量：13
- 2016年
- 采用改进的车-桥耦合系统迭代计算模型,建立了基于虚拟激励法(PEM)的列车-轨道-桥梁竖向随机振动分析模型.采用虚拟激励法将轨道不平顺精确地转化为一系列竖向简谐不平顺的叠加,并运用分离迭代法求解车-桥耦合系统振动方程.以CRH2高速列车通过5跨简支梁桥为例,对改进的车-桥耦合系统迭代计算模型的计算精度和效率进行了验证.结果表明:在保持与传统模型相同计算精度的前提下,改进模型能使计算效率提高5倍左右.通过对列车-轨道-简支梁桥竖向随机振动响应中确定性激励引起的均值和轨道不平顺引起的均方根进行分析可知:桥梁竖向位移主要受列车自重控制,轨道不平顺引起的桥梁竖向位移影响很小;桥梁和车体竖向加速度受轨道不平顺影响显著,改善线路条件能有效提高列车的乘车舒适性;同时,车速越高,桥梁和车辆随机响应的均方根越大,由轨道不平顺引起的耦合系统振动响应的离散度越大.
- 朱志辉王力东龚威余志武蔡成标
- 关键词：车-桥耦合振动迭代模型赫兹接触虚拟激励法简支梁桥
