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龍圖騰網獲悉廣西大學申請的專利一種大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算方法獲國家發明授權專利權，本發明授權專利權由國家知識產權局授予，授權公告號為：CN115719009B 。

龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-08-22發布的發明授權授權公告中獲悉：該發明授權的專利申請號/專利號為：202211660574.2，技術領域涉及：G06F30/20；該發明授權一種大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算方法是由莫帥;陳科任;唐旭;劉文斌設計研發完成，并于2022-12-23向國家知識產權局提交的專利申請。

本一種大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算方法在說明書摘要公布了：本發明公開了一種大跨拱橋?車輛空間耦合動力學計算方法，其具體步驟如下：1）定義空間梁單元的局部坐標系、參考坐標系以及全局坐標系；2）構建大跨拱橋空間動力學模型；3）構建車輛振動模型；4）構建路面不平度模型；5）構建大跨拱橋?車輛空間耦合動力學模型；6）大跨拱橋?車輛空間耦合動力學計算；有益效果是該方法可避免由平面簡支梁理論忽略實際扭轉振動以及拱橋結構差異性引起車橋耦合動力學計算準確性的問題，提供一種快速高效的大跨拱橋?車輛空間耦合動力學理論計算方法，可為車輛、橋梁結構參數優化設計提供技術支撐，服務于工程應用。

本發明授權一種大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算方法在權利要求書中公布了：1.一種大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1：定義空間梁單元的局部坐標系O-x-y-z、參考坐標系O-x′-y′-z′及全局坐標系局部坐標系與全局坐標系之間的轉換矩陣定義為： 式1中，t1為局部坐標系與參考坐標系之間的轉換矩陣，定義為式2； 式2中， 式3中，為空間梁單元節點i在全局坐標系下的x、y、z坐標值； t2為參考坐標系到全局坐標系之間的轉換矩陣，當空間梁單元的局部坐標系x軸平行于全局坐標系z軸時，定義為式4a，否則定義為4b； 式4中，α為局部坐標系y軸與參考坐標系y′軸之間的夾角； 步驟2：構建大跨拱橋空間動力學模型，采用空間梁單元對大跨拱橋進行網格劃分，建立大跨拱橋空間動力學模型，其動力學方程定義為： 式5中，Mb、Cb及Kb為大跨拱橋的質量矩陣、阻尼矩陣及剛度矩陣，xb和Fb表示大跨拱橋的節點位移及節點載荷，∪為有限元標準組裝方法，n為空間梁單元數量，β1和β2為瑞麗阻尼系數，和分別為空間梁單元在全局坐標系下的單元位移向量、質量矩陣、剛度矩陣和載荷向量，定義為： 式6中，為空間梁單元在局部坐標系下的節點位移向量，定義為式7；和分別為空間梁單元在局部坐標系下的質量矩陣、剛度矩陣和單元載荷向量，分別定義為式8、式9和式10； 式8中，ρ、A及J分別為空間梁單元的密度、橫截面面積及極轉動慣量； 式9中，E、Iy及Iz分別為空間梁單元的彈性模量、xz坐標平面內的截面慣性矩、xy坐標平面內的截面慣性矩； 式10中，Rw為路面對車輪的反作用力，Νe為空間梁單元在車輪載荷作用下的形函數，定義為式11； 式11中，d為載荷位置到空間梁單元節點1的距離； 步驟3：構建車輛振動模型，采用集中質量法簡化車輛模型，車輛振動包括簧載質量垂直振動xv及俯仰振動θv、前懸非簧載質量垂直振動x1、后懸非簧載質量垂直振動x2、前輪胎質量垂直振動x3、后輪胎質量垂直振動x4，則車輛動力學模型由下式計算： 式12中， 式13中，mv、m1、m2、和mw分別為簧載質量、前懸非簧載質量、后懸非簧載質量和輪胎質量，Jv為簧載俯仰轉動慣量，ks1、ks2、kw1和kw2分別為前懸剛度、后懸剛度、前輪剛度和后輪剛度，cs1、cs2、cw1和cw2分別為前懸阻尼、后懸阻尼、前輪胎阻尼和后輪胎阻尼，l1和l2分別為前懸和后懸到簧載質心的距離，Fg1和Fg2分別為車輛自重施加在前輪及后輪的作用力，Rw1和Rw2分別為橋面對前輪及后輪的作用力； 步驟4：構建路面不平度模型，定義為： 式14中，r1和r2分別為前輪和后輪受到的時域相關隨機路面激勵；v為車輛行駛速度；nq和n0分別為下截止頻率和空間參考頻率；Gqn0為路面不平度系數；ωt為功率強度為0.5的白噪聲；td為前輪到后輪距離與車速的比值； 步驟5：構建大跨拱橋-車輛空間耦合動力學模型，當某車輪行駛于橋面時，車輪垂直位移yw與橋面垂直位移yb關系可表示為： 考慮多車輪作用，則有如下車輪-橋面位移關系： 式16中，a為車輛行駛加速度，Nb為車輪載荷對橋上所有節點形成的形函數矩陣，定義為式17： 式17中，k為車輪載荷數量； r為所有車輪受到的路面激勵，定義為式18： 進一步將所述式5及所述式16代入所述式12則有大跨拱橋-車輛空間耦合動力學模型： 式20中， 步驟6：大跨拱橋-車輛空間耦合動力學計算，在MATLAB軟件中對步驟4所述的大跨拱橋-車輛空間耦合動力學模型進行程序化，采用Newmark-β法進行求解可輸出所有橋梁節點及車輛集中質量的運動位移、速度及加速度。

如需購買、轉讓、實施、許可或投資類似專利技術，可聯系本專利的申請人或專利權人廣西大學，其通訊地址為：530004 廣西壯族自治區南寧市西鄉塘區大學東路100號；或者聯系龍圖騰網官方客服，聯系龍圖騰網可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網”。