如何在ANSYS中实现车-桥耦合振动分析？
当车辆以一定的速度通过桥梁时，因车辆自身动力特性的作用、桥头引道与桥面凹凸等因素的影响，引起车辆弹簧上部由车身及装载货物所构成的悬挂质量的振动。车辆的振动会促使桥梁结构发生振动，导致桥梁结构内力及位移的变化，与此同时桥梁结构的振动又会促进车辆的振动，这种相互作用和反作用在桥梁工程上便称之为车-桥耦合振动问题。
在研究车-桥耦合振动分析中，我们主要的关注点在于桥梁结构的振动响应，故车辆本身的模型只要能满足车-桥耦合振动的要求，一般做尽可能的简化，以便减少耦合系统求解的复杂程度，特别是针对大跨度桥梁。
一般来讲，车-桥耦合振动分析中，车辆模型可以采用移动质量模型来模拟，车身质量用Mass21单元表达，悬挂系统用带有阻尼参数和弹模参数的Combin14表达。
在具体分析时，将车辆和桥梁结构视为两个分离体，且假定车轮在运行过程中始终与桥面接触，则车辆和桥梁结构通过位移联系耦合成一个系统，其力学计算模型如下：
在ANSYS中，要实现这种移动质量的瞬态计算，常用的方法由位移耦合法、生死单元法以及位移接触法。其中位移耦合法使用频率较高，本文以某斜拉桥为例，简单介绍如何在ANSYS中实现车-桥耦合振动分析。
本案例斜拉桥全长110m，单向双车道，主梁为单箱双室直腹板箱型截面，宽10m，主塔为H型塔身，矩形实心截面，采用单塔双索面体系，采用ANSYS对该斜拉桥进行了有限元建模，如下所示：
首先对本桥做了动力特性分析，前8阶自振频率分别如下所示：
振型阶数 | 频率/Hz | 主要特征描述 |
1 | 1.3853 | 主塔纵向振动 |
2 | 2.7862 | 主塔纵向振动、主梁上下振动 |
3 | 2.8952 | 主塔纵向振动、桥面系纵飘 |
4 | 2.9239 | 主梁上下振动 |
5 | 3.3969 | 主塔横向振动 |
6 | 4.7020 | 主塔横向振动 |
7 | 5.1808 | 主塔横向振动、主梁上下振动 |
8 | 5.2380 | 主塔横向扭动 |
第三阶模态
第八阶模态
以上内容均来我首发在仿真秀平台的最新原创课程《斜拉桥有限元分析17讲-获得斜拉桥建模、静力计算、反应谱、地震时程和车桥耦合等技能》,
斜拉桥有限元分析17讲-获得斜拉桥建模、静力计算、反应谱、地震时程和车桥耦合等技能
以下是课程大纲
1、你将获得
掌握采用ANSYS进行斜拉桥建模的一般思路、注意事项及必备技能；
掌握采用ANSYS进行斜拉桥常规分析的基本方法、基本流程，解决学员在软件使用过程中遇到的难点和痛点。
掌握车-桥耦合振动分析中车辆模型的建立方法以及分析方法。
掌握控制截面结果数据的正确提取与导出。
购买系列课的付费用户，可以获得1套完整的斜拉桥仿真模型（非涉密）。
系列课的付费用户，可以及加入讲师个人的VIP学习群，与讲师持续交流。也可以联系小助手直接获得模型文件和资料。
高校教师、博（硕）士研究生；
学习型仿真工程师；
从事桥梁工程专业的工程师 ANSYS 软件学习和应用者
3、课程定价
水哥，仿真秀科普作者，同济大学土木专业，硕士学历，国家一级注册结构工程师，目前从事轨道交通类设计工作。
6年工程设计经验，50 个项目设计案例，擅长地震时程分析，结构弹性稳定分析；结构非线性分析和结构反应谱分析，主要从事轨道交通类工程设计，设计作品代表有某地轨道交通5号线园博中心站，9号线一期工程土湾站、富华路站，5A线简家槽站、茄子溪站等
作者：水哥 ，仿真秀专栏作者
