Механика твердого тела (о журнале) Механика твердого тела
Известия Российской академии наук
 Журнал основан
в январе 1966 года
Выходит 6 раз в год
ISSN 1026-3519

Русский Русский  English English  О журнале | Номера | Для авторов | Редколлегия | Подписка | Контакты
 


Архив номеров

Для архивных номеров (2007 г. и ранее) полные тексты статей pdf доступны для свободного просмотра и скачивания.

Статей в базе данных сайта: 11223
На русском (Изв. РАН. МТТ): 8011
На английском (Mech. Solids): 3212

<< Предыдущая статья | Год 2008. Номер 6 | Следующая статья >>
Иванченко И.И. Метод подконструкций в задачах динамики скоростной монорельсовой дороги // Изв. РАН. МТТ. 2008. № 6. С. 101-117.
Год 2008 Том   Номер 6 Страницы 101-117
Название
статьи
Метод подконструкций в задачах динамики скоростной монорельсовой дороги
Автор(ы) Иванченко И.И. (Москва)
Коды статьи УДК 624.07:534.1
Аннотация

Изучение действия скоростной подвижной нагрузки на мосты и эстакады остается актуальной задачей для транспорта. В настоящем исследовании предлагается новый метод расчета на подвижную нагрузку эстакад (монорельсовых структур, мостов), позволяющий изучать взаимодействие двух деформируемых объектов, состоящих из стержневых систем и жестких тел с вязкоупругими связями, из которых один объект - подвижная нагрузка (монорельсовый состав), а другой - несущая конструкция (монорельсовая эстакада, мост). С развитием методов расчета сооружений на подвижную нагрузку связаны работы многих исследователей [1-15]. На первом этапе, при решении задачи о действии на балку простейшей подвижной нагрузки в виде движущегося груза находят применение два основных метода решения этой задачи, они же реализуются и для других конструкций и нагрузок. В первом методе используются обобщенные координаты при разложении прогиба по собственным формам балки, и задача сводится к решению системы обыкновенных дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами [1-3]. Во втором методе, после декомпозиции системы "балка-груз", как и в задаче с ударом груза о балку [4], действия сводятся к решению интегрального уравнения относительно динамической реакции груза [6, 7]. В [1-3] увеличение числа удерживаемых форм приводит к увеличению порядка системы уравнений, в [6, 7] возникают трудности при решении интегральных уравнений, связанные с условной устойчивостью шаговых процедур. Предложенный в [9, 14] для балок и стержневых систем метод объединяет между собой указанные подходы и ликвидирует указанные их недостатки, так как доступно учитывает любое необходимое число форм в разложении прогиба и имеет разрешающую систему уравнений, при безусловно устойчивой схеме интегрирования, с минимальным числом неизвестных, как и в методе интегральных уравнений [6, 7]. Этот метод далее развивается для комбинированных систем, моделирующих деформируемую, упругую, составную подвижную конструкцию и монорельсовую эстакаду. Вопросы развития методов динамического расчета монорельсовых дорог, особенно в связи с повышением скорости движения подвижного состава, остаются актуальными. Изучение этих структур представлено в [16-18].

В настоящей статье при решении поставленной задачи применяются метод учета подвижной нагрузки и шаговая процедура интегрирования по времени, предложенные, соответственно, в [9,19]. Эти составляющие используются далее для расширения возможностей метода подконструкций в задачах динамики. Предлагаемый подход для расчета сооружений на подвижную нагрузку выбирает в качестве подконструкций (в форме граничного элемента или суперэлемента) движущийся с постоянной скоростью объект (монорельсовый состав), используя при этом стержневые граничные элементы большой длины, специализированные жесткие конечные элементы, собирающиеся в систему для моделирования этих объектов. Наборы элементов формируют, в частности, и модель монорельсового состава, т.е. корпусы вагонов, тележек, элементы рессорного подвешивания колес и модели неразрезных балок монорельсовой дороги, опор с фундаментами, допускающими аварийные просадки и односторонние связи. Указанные специализированные жесткие конечные элементы с линейными и нелинейными связями, включаясь в состав предложенных ранее граничных элементов [14, 19], позволяют исследовать неустановившиеся колебания в системе "монорельсовый состав-эстакада" (МСЭ) при учете различных неровностей на балке-рельсе, аварийных просадок опор и их упругого опирания на основание. При этом достигается высокая степень пространственной дискретизации сооружений путем привлечения к расчету стержней с распределенными параметрами. Проводится аппроксимация смещений линейными функциями и тригонометрическими рядами Фурье, что, как отмечалось, позволяет увеличивать число степеней свободы у рассматриваемой системы, сохраняя неизменным порядок разрешающей системы уравнений.

Указанный подход позволяет исследовать напряженно-деформированное состояние в системе МСЭ и определять ускорения в интересующих точках движущегося состава. Предлагаемая числовая процедура позволяет единообразно решать линейные и нелинейные дифференциальные уравнения, описывающие работу модели, заменяющей систему в виде монорельсового состава, состоящего из ряда специализированных, связанных между собой вагонов, и систем неразрезных балок на упругих инерционных опорах.

Предлагаемый подход (при использовании движущейся подконструкции, моделируемой, в том числе, системой граничных стержневых элементов) позволяет максимально сократить число неизвестных в разрешающей системе уравнений на каждом шаге ее решения [11]. В предшествующих исследованиях указанной проблемы при изучении совместных колебаний мостов и подвижной нагрузки авторы ограничивались рассмотрением в качестве подвижного состава достаточно сложных систем из жестких тел, соединенных вязкоупругими связями [3-18], описывая движение состава системами обыкновенных дифференциальных уравнений. Особенностью предлагаемого метода является удобный способ формирования уравнений движения как состава, так и мостовой структуры. Метод [9, 14] позволяет формировать уравнения взаимодействия структур как двух отдельных конечноэлементных систем. Это освобождает исследователя от необходимости традиционного формирования, например, для подвижного состава (вагонов), системы уравнений движения с конечным числом степеней свободы [3-18]. Можно отметить ряд работ, где совместные колебания упругой подвижной нагрузки и упругой несущей конструкции рассматриваются в достаточно ограниченных рамках и носят частный характер. Так, например, в [20] изучается движение упругого стержня вдоль упругого бесконечного стержня на упругом основании, а в работе [21] кузов движущегося по балке вагона рассмотрен как стержень с десятью сосредоточенными массами.

Список
литературы
1.  Inglis C.E. A Mathematical Treatise on Vibrations in Railway Bridges. Cambridge: Univ. Press, 1934. 203 p.
2.  Болотин В.В. Задача о колебаниях мостов под действием подвижной нагрузки // Изв. АН СССР ОТН. Механика и машиностроение. 1961. № 4. С. 109-115.
3.  Бондарь Н.Г., Козъмин Ю.Г., Тарасенко В.П. и др. Взаимодействие железнодорожных мостов с подвижным составом. М.: Транспорт, 1984. 272 с.
4.  Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.: Наука, 1967. 444 с.
5.  Fryba L. Vibration of solids and structures under moving loads. Prague: Academia, 1972. 484 с
6.  Филиппов А.П., Кохманюк С.С. Динамическое воздействие подвижных нагрузок на стержни. Киев: Наук. думка, 1967. 132 с.
7.  Кохманюк С.С., Янютин Е.Г., Романенко Л.Г. Колебания деформируемых систем при импульсных и подвижных нагрузках. Киев: Наук. думка, 1980. 231 с.
8.  Весницкий А.И., Метрикин А.В. Неустойчивость колебаний объекта, равномерно движущегося по случайно-неоднородной упругой системе // Изв. АН. МТТ. 1996. № 5. С. 162-199.
9.  Иванченко И.И. О действии подвижной нагрузки на мосты // Изв. РАН. МТТ. 1997. № 6. С. 180-185.
10.  Чудновский С.Ю., Никольский М.Д. Численные алгоритмы и программная реализация задач взаимодействия пролетных строений мостов с подвижным составом // Повышение надежности железнодорожных мостов С-Пб., 1993. С. 98-104.
11.  Ivantchenko I.I. Dynamic interaction of high speed railway train and bridges // EURODYN -2002. Proc. 4 intern, conf. struct, dynamics. Munich Germany, 2002. P. 1173-1178.
12.  Ivantchenko I.I. The development of models for high speed railway track and bridges dynamics // Intern. Sympos. Sped-up and Service Technology for Railway and Maglev Systems -STECH'03. Tokyo, 2003. P. 512-517.
13.  Bruni S., Collina A., Corradi R. Train-track-bridge interaction: Influence of track typology on structure dynamic performance // EURODYN -2005. Proc. 6 inter., conf. struct. dynamics. Paris, 2005. P. 1063-1068.
14.  Иванченко И.И. Метод расчета на подвижную нагрузку стержневых систем, моделирующих мосты // Изв. РАН. МТТ. 2001. № 4. С. 151-165.
15.  Иванченко И.И. Динамика мостовых и путевых конструкций при действии железнодорожной подвижной нагрузки // Изв. РАН. МТТ. 2005. № 4. С. 158-177.
16.  Hitoshi Tsunashima, Yosuke Sato, Daikichi Kondo. Dynamics of automated guide way transit vehicle under earthquake // Intern. Sympos. Speed-up and Service Technology for Railway and Maglev Systems -STECH'03. Tokyo, 2003. P. 571-576.
17.  Reinhold Meisinger. Simulation of a single and double-span guide way under action of moving maglev vehicles with constant gap and constant force // Intern Sympos Speed-up and Service Technology for Railway and Maglev Systems -STECH'03. Tokyo, 2003. P. 607-611.
18.  Lutzenberger S., Weibefels C. Coupling of moving, actively controlled maglev vehicles and guide way systems: Algorithm and simulation // EURODYN 2005 Proc. 6 intern, conf. structural dynamics. Paris, 2005. P. 2083-2088.
19.  Иванченко И.И. Расчеты на подвижные и импульсивные нагрузки стержневых систем с распределенными параметрами // Прикл. механика. 1988. Т. 24. № 9. С. 109-118.
20.  Cojocary C.E., Irshik H., Schlacher К. Elastically supported beam carrying a beam moving at constant speed // EURODYN 2002. Proc. 4 intern, conf. structural dynamics. Munich Germany, 2002. P. 1149-1154.
21.  Gyorgyi J., Szoke D. Calculation of vehicle-bridge dynamic interaction in shared system // EURODYN -2002. Proc. 4 intern, conf. structural dynamics. Munich Germany, 2002. P. 1083-1088.
22.  Розин Л.А. Вариационные постановки задач для упругих систем. Л: Изд-во ЛГУ, 1978. 223 с.
23.  Вериго М.Ф., Коган А.Я. Взаимодействие пути и подвижного состава. М.: Транспорт, 1986. 559 с.
24.  Кудрявцев Н.И. Исследование динамики необрессоренных масс вагонов // Тр. ВНИИЖТ. 1965. Вып. 287. 168 с.
25.  Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов. М.:Стройиздат, 1982. 448 с.
Поступила
в редакцию
02 декабря 2005
Получить
полный текст
<< Предыдущая статья | Год 2008. Номер 6 | Следующая статья >>
Система OrphusЕсли Вы обнаружили опечатку или неточность на странице сайта, выделите её и нажмите Ctrl+Enter

119526 Москва, пр-т Вернадского, д. 101, корп. 1, комн. 246 (495) 434-35-38 mtt@ipmnet.ru https://mtt.ipmnet.ru
Учредители: Российская академия наук, Институт проблем механики им. А.Ю. Ишлинского РАН
Свидетельство о регистрации СМИ ПИ № ФС77-82148 от 02 ноября 2021 г., выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
© Изв. РАН. МТТ
webmaster
Rambler's Top100