新型20m桥梁检测车结构的有限元力学分析
基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究
基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究桥梁是城市建设中不可或缺的基础设施，但其运行过程中可能会产生各种异常，如振动、塌陷等，给人民生命财产带来巨大危害。
因此，对桥梁的结构特性进行评估是十分必要的。
本文基于有限元仿真技术对桥梁的结构动力特性进行评估研究。
本文选取一座现有桥梁为研究对象，通过现场实测数据，建立了该桥梁的有限元模型。
进行有限元仿真研究的目的是分析该桥梁的结构特性，探寻其可能存在的问题。
本研究主要包括了动力特性分析、地震响应分析和模态分析三方面。
首先进行的是动力特性分析。
在分析过程中，采用了有限元分析软件对该桥梁的结构进行仿真模拟，得到了桥梁的自由振动频率及振型，得出该桥梁的动力特性参数。
结果表明，该桥梁刚度较好，整体结构的自由振动频率较高，各模态的振型基本一致。
但在高频段，该桥梁的振动幅度较大，存在可能引起构件疲劳或破坏的风险，需要进行施工加固或日常维护。
随后，进行地震响应分析。
以地震作用为载荷，建立模型进行动力响应分析。
利用有限元计算软件，对桥梁在地震荷载下进行了模拟计算，得出桥梁在地震作用下的响应特性，并绘制出相应的响应曲线。
结果表明，该桥梁在地震作用下存在结构振动现象，但振幅较小，结构整体稳定，符合规范要求。
最后进行模态分析。
在本研究中，采用的是均布载荷作用下的模态分析。
模态分析是通过求解结构的特征频率和振型，分析结构的自由振动性质。
研究表明，该桥梁的结构稳定性较好，共振现象不明显。
同时，模态分析结果也可以为后续的结构优化提供依据。
本文通过有限元仿真技术对桥梁的结构动力特性进行了评估研究，提出了相应的问题和解决措施，为该桥梁的长期运行提供了科学依据和基础支撑。
本文研究结果为类似的桥梁结构特性评估提供了借鉴和参考。
桥梁结构交通负荷检测方案车辆称重与结构评估
桥梁结构交通负荷检测方案车辆称重与结构评估随着城市交通的不断扩展和车辆数量的增加，桥梁结构的安全性与耐久性越来越受到重视。
为了确保桥梁的正常运营和驶过车辆的安全，桥梁结构交通负荷检测方案应运而生。
本文将针对该方案中的车辆称重与结构评估两个重要环节进行探讨。
一、车辆称重车辆称重是桥梁结构交通负荷检测方案中的关键步骤之一。
通过精确测量通过桥梁的车辆重量，可以评估桥梁结构的负荷承受能力，进而为桥梁的设计、维护和修复提供依据。
在车辆称重方面，常见的方法包括静态称重与动态称重。
静态称重是指车辆完全停靠在桥梁上进行称重，通过传感器或称重仪器测量车辆重量。
而动态称重则是指车辆在行驶过程中进行称重，一般采用车载称重传感器与计算机系统结合进行数据处理和分析。
除了称重方法之外，选择合适的称重设备也是确保测量准确性的重要因素。
典型的称重设备包括拉力车载称重装置、动态轴载称重系统和动态车辆称重仪等。
根据具体桥梁的需求和实际情况，选用适当的称重设备是确保车辆称重能够得出准确结果的关键。
二、结构评估结构评估是桥梁结构交通负荷检测方案中的另一个重要环节。
通过对桥梁的结构进行评估，可以判定桥梁的安全性，并找出存在的结构问题和潜在的隐患。
在结构评估中，需要采集桥梁的相关数据，包括但不限于桥梁的几何参数、材料特性和受力情况等。
根据这些数据，可以进行静力分析、疲劳分析和动力响应分析等。
静力分析是通过计算得出桥梁在静态作用下的应力和变形情况，以评估桥梁的稳定性。
疲劳分析是对桥梁在长期使用过程中的损伤进行评估，判断桥梁的寿命。
动力响应分析则是考虑车辆通过桥梁时的振动情况，以评估桥梁的结构强度和稳定性。
为了更好地进行结构评估，需要借助一些工具和软件。
比如，有限元分析软件可以模拟桥梁的受力情况，为结构评估提供参考。
此外，还可以利用激光测量仪器、无损检测技术和图像处理方法，获取桥梁的几何数据和缺陷情况，从而进行全面的结构评估分析。
三、方案整合在实际应用中，车辆称重与结构评估两个环节相互关联，需要进行方案整合。
桥梁的有限元分析
基于有限元模式下的桥梁结构分析前言有限元法（finite element method）是一种高效能、常用的计算方法。
有限元法在早期是以变分原理为基础发展起来的，所以它广泛地应用于以拉普拉斯方程和泊松方程所描述的各类物理场中（这类场与泛函的极值问题有着紧密的联系）。
自从1969年以来，某些学者在流体力学中应用加权余数法中的迦辽金法(Galerkin)或最小二乘法等同样获得了有限元方程，因而有限元法可应用于以任何微分方程所描述的各类物理场中，而不再要求这类物理场和泛函的极值问题有所联系。
基本思想：由解给定的泊松方程化为求解泛函的极值问题。
关键词结构划分分割单元分析一有限元运用原理将连续的求解域离散为一组单元的组合体，用在每个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数，近似函数通常由未知场函数及其导数在单元各节点的数值插值函数来表达。
从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
二有限元运用步骤步骤1：剖分: 将待解区域进行分割，离散成有限个元素的集合．元素（单元）的形状原则上是任意的．二维问题一般采用三角形单元或矩形单元，三维空间可采用四面体或多面体等．每个单元的顶点称为节点（或结点）．步骤2：单元分析: 进行分片插值，即将分割单元中任意点的未知函数用该分割单元中形状函数及离散网格点上的函数值展开，即建立一个线性插值函数步骤3：求解近似变分方程用有限个单元将连续体离散化，通过对有限个单元作分片插值求解各种力学、物理问题的一种数值方法。
有限元法把连续体离散成有限个单元：杆系结构的单元是每一个杆件；连续体的单元是各种形状（如三角形、四边形、六面体等）的单元体。
每个单元的场函数是只包含有限个待定节点参量的简单场函数，这些单元场函数的集合就能近似代表整个连续体的场函数。
根据能量方程或加权残量方程可建立有限个待定参量的代数方程组，求解此离散方程组就得到有限元法的数值解。
有限元法已被用于求解线性和非线性问题，并建立了各种有限元模型，如协调、不协调、混合、杂交、拟协调元等。
基于有限元模型的桥梁结构分析研究
基于有限元模型的桥梁结构分析研究桥梁作为城市重要的交通基础设施之一，承载着人们的出行需求。
为了确保桥梁的安全运行，工程师们利用有限元模型进行结构分析研究，以预测和评估其性能。
本文将探讨基于有限元模型的桥梁结构分析研究的方法与应用。
桥梁结构的有限元模型是基于一种将实际结构离散成小元素的数学模型。
每个小元素代表一个简化的结构单元，通过节点连接成整个结构。
由于桥梁结构的复杂性和非线性特征，建模过程需要根据实际情况进行适当的简化。
工程师们根据桥梁的几何形状、材料特性和荷载情况，采用合适的有限元类型和参数设置，构建精确、可靠的有限元模型。
在有限元模型构建完成后，需要施加各种工况载荷来模拟实际的桥梁使用情况。
这些工况载荷包括静载荷、动载荷、温度荷载等。
以静载荷为例，可以施加自重荷载、车辆荷载等来模拟桥梁在使用过程中所承受的荷载。
动载荷方面，可以考虑风荷载、地震荷载等，以分析桥梁在极端环境下的安全性。
当有限元模型构建和工况载荷确定完成后，接下来是进行结构分析。
分析可以从线性静态分析开始，通过计算节点位移、应力和应变等参数，预测桥梁在静载荷下的变形和承载能力。
此外，还可以利用有限元模型进行模态分析，得到桥梁的固有频率和振型，以评估其对动态载荷的响应。
有限元分析不仅可以预测桥梁结构的响应，还可以用于优化设计。
通过调整材料、几何形状、支座位置等参数，可以提高桥梁的强度、刚度和耐久性，降低材料消耗和工程成本。
此外，由于有限元分析基于数学模型，可以快速进行参数敏感性分析，为工程师提供设计方案选择的依据。
值得注意的是，有限元分析的结果需要与实际数据进行验证。
工程师们通常会在建造时对桥梁进行监测，获取桥梁的实际位移、应力和振动等数据。
通过将实际数据与有限元分析结果进行对比，可以评估模型的准确性和可靠性，为后续设计提供参考。
总之，基于有限元模型的桥梁结构分析研究在桥梁设计和评估中起着重要作用。
通过构建精确的有限元模型，施加适应实际工况的载荷，并进行各种分析，可以预测和优化桥梁的性能。
有限元分析在桥梁结构中的应用精品文档
NASTRAN：MSC. Nastran软件获得美国联邦航空管理局 （FAA）认证，成为领取飞行器适航证指定的唯一验证软 件。
2019/10/18
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Adina: 在计算理论和求解问题的广泛性方面处于全球领 先的地位，尤其针对结构非线性、流/固耦合等复杂问题的 求解具有强大优势。近20年的商业化，被广泛应用于各个 工业领域的工程仿真计算，包括土木建筑、交通运输、石 油化工、机械制造、航空航天、汽车、国防军工、船舶、 以及科学研究等各个领域。 ADINA的最早版本出现于1975，在K. J. Bathe博士的带领下， 由其研究小组共同开发。 86年Bathe博士在美国马萨诸塞州成立ADINA R&D公司。
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3、有限元的应用领域
医学中的生物力学
有限元法在牙体修复研究领域
航天航空领域 机械制造和设计 环境 能源 气象 土建（道桥隧、工民建、水利）
有限元分析在桥梁检测中的应用
有限元分析在桥梁检测中的应用摘要：为了避免在桥梁进行荷载实验时，由于加载车辆可能对桥梁造成损伤以及可能出现多余的布载情况的产生，采用有限元分析的方法建模，进而模拟各个分级加载的过程，对加载车辆的加载顺序和数量进行优化，导出加载车辆位置的图形，保证加载过程的安全。
关键词：桥梁检测；有限元分析；加载顺序；APPLICATION OF FINITE ELEMENT ANALYSIS INTHE BRIDGE TESTINGABSTRACT: In order to avoid load test in the bridge, the finite element analysis method is used to model the load sequence and number of vehicles, and the load sequence and number of vehicles are optimized.KEY WORDS: bridge testing;finite element analysis;loading sequence1 引言道路是一个影响国家经济发展，人民生活幸福甚至国防安全的重要因素，而桥梁在其中所起到的重要作用是不言而喻的。
由于我国的实际情况，尤其对于中西部的山区来说桥梁的的安全畅通尤为重要。
而随着国家经济的发展和西部大开发战略的实施，这必将会增加现有桥梁的上的车辆密度，并且同行车辆的载重也有逐渐增加的趋势，这些情况的产生都会对现有的桥梁的安全和稳定造成重大的隐患。
这就要求对于桥梁的定期的检测有着更高的要求。
目前，桥梁检测的工作中暴露主要的问题是，对某区域内的桥梁进行荷载试验时工作量较大，所需加载车辆的数量多，并且荷载试验之前无法对移动的加载车辆对桥梁的影响进行有效的掌控。
采用有限元法的软件对桥梁进行建模，计算所需要的加载车辆的数量，并对加载车辆在桥梁行进的整个过程中出现的最不利情况进行判断是否会危害到桥梁的安全。
基于有限元分析的桥梁结构健康监测
基于有限元分析的桥梁结构健康监测近年来，桥梁在城市化进程中扮演着越来越重要的角色。
作为城市交通的重要组成部分，桥梁不仅连接着城市的各个角落，更承载着大量的人流、物流和信息流。
然而，在长期使用中，桥梁结构必然会面临着一系列问题，尤其是的健康状态的问题。
那么，如何科学有效地监测桥梁结构的健康状态呢？目前，随着有限元分析方法的逐渐普及，基于有限元分析的桥梁结构健康监测方法逐渐成为了关注的热点问题。
这种方法的特点是可以从结构内部的微观变化开始，通过监测其宏观变化，获得结构损伤的位置、形态及程度。
下面我们来详细探讨此方法的原理和具体操作流程。
首先，有限元分析可以将桥梁结构抽象成为一个由单元组成的有限元模型。
将桥梁结构与其单元连接起来，就能够模拟出桥梁结构在不同载荷组合下的应力、应变、位移等相关参数。
同时，有限元分析还可以以微小位移作为实验监测参数，通过对桥梁结构的综合响应进行测试，从而获得结构的动力特性参数，进一步确定结构的健康状态。
其次，在有限元分析的基础上，常用的健康监测方法包括动态响应监测和静力监测。
其中，动态响应监测又分为两类方式：自由振动试验和强迫振动试验。
自由振动试验是将桥梁结构随机激励，通过记录桥梁的波形响应，反算得出结构的动态特性参数。
而强迫振动试验则需在结构的典型点处施加外力，以期制动结构产生共振，从而获得结构更深层次、更精细的动态数据。
静力监测则更偏重于桥梁结构的变形监测，通过设置变形传感器，收集桥梁受载时的变形信息，进而推导出结构实际的受力情况和强度损失情况。
需要指出的是，无论是哪一种监测方式，都需要采用先进的监测设备和大量高精度的数据处理工具。
在现代的桥梁健康监测中，地震观测仪、倾斜仪、加速度计、位移传感器等各种高精度的设备已经应用到监测桥梁结构健康状态的工作中，数据处理方面也有各种基于AI技术的自动化工具，足以应对大量数据并自动去噪、自动判断结构健康状态并反馈等操作。
最后，就监测结果的处理方面来说，需要特别注意。
基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究
基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真研究桥梁结构动力特性评估是保证桥梁结构安全性和稳定性的重要手段，而有限元仿真技术能够有效地进行桥梁结构的动力特性评估。
有限元仿真是指利用有限元原理和方法对工程结构进行建模、边界条件设定和求解，从而获得结构的应力、变形和动力响应等信息的数值计算方法。
对于桥梁结构而言，有限元仿真可以通过建立桥梁结构的有限元模型，对其在不同荷载作用下的动力响应进行模拟和分析。
桥梁结构有限元仿真通常包括以下几个步骤：1.建立有限元模型：根据桥梁结构的实际情况，利用有限元软件建立相应的有限元模型，包括桥墩、桥梁、梁板等部分。
模型中要考虑到各部分的几何形状、材料特性和边界条件等。
2.确定荷载：根据桥梁所处的位置和用途确定荷载，包括静态荷载和动力荷载。
静态荷载主要包括桥身自重、行车荷载等，动力荷载主要包括风荷载、地震荷载等。
3.求解有限元模型：根据桥梁结构的有限元模型和荷载条件，使用有限元软件进行有限元分析，求解桥梁结构的应力、变形和动力响应等。
4.评估动力特性：通过有限元仿真结果，评估桥梁结构的动力特性，包括自振频率、模态形态、动力响应等。
这些数据可以用来判断桥梁结构的稳定性和安全性。
1.准确性：有限元仿真能够较为准确地模拟桥梁结构的动力响应，可以提供精确的应力、变形等数据。
2.灵活性：有限元仿真可以根据实际情况对桥梁结构进行改进和优化，根据不同的荷载条件进行多种模拟，从而得到更为全面的评估结果。
3.有效性：有限元仿真可以大大节省时间和成本，相比传统试验方法，其成本更低且实验过程更为方便。
有限元仿真也存在一些限制和不足之处，例如模型的精度受到许多因素的影响，如材料非线性、接触、接缝等问题，同时还需要对荷载条件进行合理的设定和分析。
基于桥梁结构动力特性评估的有限元仿真是一种有效的评估桥梁结构安全性和稳定性的方法。
它可以提供准确的应力、变形和动力响应等信息，对于指导桥梁结构的设计、改进和维护具有重要的意义。
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处于 ４。 ， ５ 时 工作 平 台 与 回转底 座 成 垂 直 和 平 行 两 种状 态 。图 １为 ４种 工 况 下 从 Ｐｏ Ｅ导 人 Ａ Ｓ Ｓ ｒ／ Ｎ Ｙ 的模 型 图 。 ２ ２ 有 限元模 型 的建 立 ．
３ 桥 梁 检 测 车 静 力分 析 与讨 论
经上 述处 理 ， 有 限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ进行 计 用 ＮＹ 算， 可得 到 ４种 工况 下 桥 梁检 测 车 的变 形 位 移及 应
压 油缸 、 油管 、 达和减 速 器等仅 考虑 其质 量影 响 。 马
上下 连杆 、 向架 、 导 桁架 、 回转 架 、 固定 平 台 、 缩 平 伸
台等 ８部分 功能 组焊件 。通 过对 这 种 新 型检 测 车 ４
需 要分 析 的 ４种工 作 状 态为 ： 杆处 于 ９ 。 ， 连 ０时
［ 关键 词】 桥梁检测 车 ； 限元 ； 力 ； 有 静 模态 ； 强度
［ 中图分 类号］ Ｔ １３ Ｔ ６ ［ Ｈ ２ ；Ｈ ９ 文献标识码 ］ Ａ ［ 文章编号 ］ １０ ０９—１４ （０ ０ ０ ０ ０ ０ ７ ２ ２ １ ） ９— １７— ６
１ 前 言
最近 湖南恒 润高 科有 限公 司完 成 了 ２ 新 型 ０ｍ 桥梁 检测 车 的设 计 任务 ， 要 对 该 新 型结 构进 行 有 需 限元 结构 强度分 析 ， 以加快 该 新 型 产 品 的 开发 与 生 产 。设 计 的 ２ 桥梁 检测 车为桁 架式 结构 ， ０ｍ 采用 二 级伸 缩 、 级 回转 、 级 变 幅 形 成 三 维 空 间 运 动 方 二 二 式 ， 大工 作 范 围 ２ 最大 下桥 深 度 ８ｍ， 大 承 最 ０ｍ， 最 载质 量 ４ ０ｋ ， ０ ｇ 最大 跨越 宽度 ２ ５ｍ， 大跨 越护 栏 ． 最
程 中， 为减少 运算 规模 ， 不影 响全局 计算 结果 的情 在 况下 ， 对结构 进 行 了合 理 简 化 。各 功 能 组 件 的部 分 连接方 式采 用销 轴连 接 ， 余连 接 方 式将 在 Ａ Ｓ Ｓ 其 ＮＹ
软 件 中采用 节点耦 合方 式 连接 。液压 杆 的支撑 作用
通 过梁 单元来 模 拟 ， 略其 形状 影 响 ， 忽 相应 附件 如液
高度 ３ｍ。整 车机械结 构包 括 回转 底 座 Ｐｏ Ｅ建 立实 体模 型 。桥梁检 测 车各功 能 ｒ ／ 组 件为 组焊 件结 构 形 式 ， 零 件 大 多为 钢 板 ， 钢 ， 其 方 方管 ， 建模 过程 中均采 用 实心建模 ， 认 为焊接 是牢 且 固的， 忽略 焊缝 高 度 和焊 接 预 应 力 的影 响 。建 模 过
仿真分 析进行 的结 构 强 度 校 核 ， 以缩 短 产 品开 发 可
周 期 ， 少开 发成本 。 减
２ 整 车结 构 模 型 的建 立
２ １ 三 维实体 模型 的建 立 ．
将 ＰｏＥ三维 实体 模 型导人 Ａ Ｓ Ｓ中 ， ｒ／ ＮＹ 先对 相 邻体
根 据公 司提供 的二 维设 计 图纸 ， 用 三 维 实体 采
采用 壳单 元 、 实体 单 元 和梁 单元 分 别 划 分 网格
来建 立桥 梁检 测 车 的有 限元 模 型 。其 中 ， 板 和方 钢 钢采 用 ８节点 的壳单 元 Ｓ ｅｌ１来划 分 网格 ， 焊件 ｈｌ ９ 组 的连 接销 轴采 用 ２ ０节 点 的 实 体单 元 Ｓ ｌ ９ ｏｉ ５划 分 ， ｄ 液压 杆 采 用 ３节 点 的 梁 单 元 Ｂ ａ ８ ｅｍ１ ８进 行 划 分 。
２ １ 第 １ 第 ９期 ０ ０年 ２卷
１７ ０
９８０ｍ ／ 设计 的配重块 质量 为 ６３ｔ根 据 图纸 ０ ｍ ｓ； ． ，
计 算 配重安装 板 的表 面 面积 及 压 力 ， 最后 得 到 配重
安 装板 上表 面 的压 力 约 为 ０ １ＭＰ ； 伸 缩 平 台 的 ． ａ 在 最 外端 的方管 上作用 有一个 ０６ｔ的集 中载荷 。 ．
限 元 软 件 Ａ Ｓ Ｓ对 建 立 的模 型 进 行 了 静 力 和模 态 分 析 。开 展 对 设 计 结 构 进 行 强 度 校 核 ， 出 了 设 计 结 构 的 ＮＹ 找
危险部位 ， 并综合分 析结果提 出了设 计结构 的加强 建议 。有 限元 力学 分析为校 核结构 强度提供 了重要 的理 论方法 ， 析结果 为桥梁检测 车的结构设计 与实 际生 产提 供了理论 依据与技 术支持。 分
［ 收稿 日期］ ２０ ０ ０ ９— ８—１ 修回 日期 ４； ２０ ０ ９—１ ０—２ ３
［ 作者简介］ 沈意平（９ １ ， ， １８ 一）女 湖南湘 乡市人 ， 湖南科技大学讲师 ， 主要从事机械设计及理论、 机械 强度 ， 机械动力学方面的研究 ； Ｅ—ｍ ｉ：ｉ ａ ｙ－ ｌ
ｐ ｎ ｌ ｌ １ ３ ｃ ｍ ｉｇ Ｏ１ ＠ ６ ． ｏ
种工况 下 的有 限元 静 力 分 析 和模 态 分 析 ， 行 了整 进 车结构 的强 度分 析 与校 核 ， 出其 危 险部 位 并 提 出 找 合理化 加强 建议 。分析 结果 为设计 结构 的强 度 与刚 度分析 提供 了重要 理 论 依 据 ， 新 型检 测 车 的开 发 在
过程 中有着重 要 的意 义 。 同时 ， 通过 有 限元 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ
新 型 ２ 桥 梁 检 测 车 结构 的 有 限 元 力 学 分析 ０ｍ
沈 意 平 ，何 福 泉 ，王 送 来 ，张 田
（． １ 湖南科技大学机械设备健康维护省重点 实验室 ，湖南湘潭 ４ １０ ；． １ ２ １ ２ 湖南恒润高科有 限公 司， 湖南湘潭 ４ １０ ） １２ ２
［ 摘要］ 针对设计的新型 ２ ０ｍ桥梁检测车 ， 利用 Ｐ０Ｅ软件建立 了４种工况下整车结构的实体模 型 ， ｒ／ 运用有