ABAQUS鐵路車輛行業(yè)解決方案

1、其介于車體和軌道之間，引導車輛和承受來自車體以及線路的各種載用力，是保證車輛運行品質(zhì)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)向架。：是保證列車準確停車及安全運行1強度和剛度：行走部必須保證足夠的ABAQUS在鐵路機車行業(yè)CAE分析中的應用鐵路是我國的主要運輸方式，在國民經(jīng)濟中起著非常重要的作用。體力的客貨運輸量占我國總運量的50%,是國民經(jīng)濟的發(fā)展先導。近年來，國民經(jīng)濟迅猛發(fā)展，由于以前忽視了對鐵路的投入，鐵路運輸已經(jīng)成為制約國民經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸?，F(xiàn)在，政府正在加大基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，以改變鐵路發(fā)展的落后狀態(tài)。鐵路車輛分析中的應用鐵路車輛是鐵路運輸中直接載運旅客和貨物的工具，是鐵路中的一個主要環(huán)節(jié)。作為輪軌車輛的一種，鐵路車輛具有

2、:自行導向，低運行阻力，成列運行等特點。由于機車沿軌道運行，沒有獨立操縱運行方向的機構(gòu)，車與車之間需設(shè)置連接緩沖裝置進行動力傳遞，因此連接緩沖裝置的設(shè)計非常重要。同時，隨著經(jīng)濟發(fā)展，運輸對車輛的要求越來越高車輛上的各種裝備貨物越來越多因此，車輛的設(shè)計和制造應采用新的材料、工藝和結(jié)構(gòu)來降低自身重量，負載更多的貨物，而這種新的設(shè)計有必須經(jīng)過相關(guān)的強度剛度校核。鐵路機車從出現(xiàn)至現(xiàn)在，由于不同目的、用途和運用條件以概括為一下五個基本部分：車體：是容納運輸對象的地方，是安裝和連接其他四個組成部分的基礎(chǔ)。走行部：著鋼軌行荷并緩和動彳部件，也稱：制動裝所不可少的裝置。由于整個列車的慣性很大，不僅要在機車上設(shè)

3、置制動裝置，還必須在每輛車上設(shè)置制動裝置。連接緩沖裝置：車輛要成列運行，一定要借助連需置,同時還應在每列車之間設(shè)置緩沖裝置以緩和列車的沖動。車輛內(nèi)部設(shè)備：是可以為運輸對象服務而設(shè)置于車體蜀勺固定附屬裝置。如客車上的臥鋪，分析中的應用走部的設(shè)計中必須考慮一下內(nèi)容：剛度和強度，特別是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架對剛0注的研究課題。結(jié)構(gòu)動力響應研究構(gòu)件在各種隨時間變化的動載荷（包括運動物體受到的動態(tài)或瞬態(tài)力與加速度，結(jié)構(gòu)承受的地震和沖擊波引起的加速度激勵等）作用下的應力位移等響應特性。ABAQUS提供從穩(wěn)態(tài)響應到隨機振動的強大的的線性動力學分析功能OABAQUS提供LANCZ0S特征值求解器，對大規(guī)模模型進行快速,準

4、確的特征頻率提取，極大的提高了分析求解速度。同時，在新的V6.6版本中，ABAQUS推出了新的AMS特征值求解器的白車身模型為例，提取前000階頻在分析中通過線路實測用加速度位的加選取典型譜，以激勵的形式施加到模型上，田響應計算得出結(jié)構(gòu)模型的動應力、22,50020.00017,50015,00012,500SSDEigensolutionEC.咎OV)10,0007,5005,0002,500SOZONIV6.6度的要求比較高，因為它是轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)，若剛度部足，回影響各部分之間的相對位置。運行穩(wěn)定性：機車在直道上運行時，應具有良好的橫向穩(wěn)定性，即機車達到最大速度時，決不允許發(fā)生蛇行失穩(wěn)。運行

5、平穩(wěn)性：機車的運行平穩(wěn)性表示人所感覺到的機車運行的品質(zhì)，在平穩(wěn)性的考核中包括振動加速度，頻率，方向和持續(xù)時間。曲線通過性：機車的曲線通過性差可以引起機車的脫軌，造成輪緣與曲線軌側(cè)磨增加。對線路的動力作用：輪軌之間的靜載荷一般不會形成危害，重要的是機車運行時產(chǎn)生的動載荷回微機安全。輪對作用于線路的動作用力隨著車速的增高而增加。結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，維修量小。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)動力響應仿真與疲勞壽命預測近年來的鐵路提速實踐中暴露出的問題表明，提速客車轉(zhuǎn)向架的主要安全隱患就是疲勞腐蝕引起的結(jié)構(gòu)失效，而結(jié)構(gòu)早期疲勞的發(fā)生主要原因是由于軌道車輛運行速度的提高引起結(jié)構(gòu)的動應力劇增。結(jié)構(gòu)加速疲勞失效故障既對旅客出

6、行造成很大的安全隱患，也會使鐵路的經(jīng)濟乃至聲譽蒙受損失。因而如何使提速機車車輛承載結(jié)構(gòu)在其設(shè)計壽命期的運行時間內(nèi)保持較高的安全可靠性，以確保鐵路客運的安全，已成為我國鐵路可持續(xù)發(fā)展中一個引人關(guān)0動應變等，然后就能夠進一步應用FE-SAFE疲勞分析模塊分析結(jié)構(gòu)疲勞特性?？煽慷?5%可靠度50%Ifjl5762.007259755099中的轉(zhuǎn)向架強度分析機車轉(zhuǎn)向架的強度校核是機車設(shè)計主要考慮因素，也是機車CAD模型完成后進行的頭一個分析。轉(zhuǎn)向架的受力狀況比較復雜側(cè)向力，垂向力，縱向力等，如果對單一工況進行分析則計算量很大，效率低下，ABAQUS提分析中，將所有的工作狀況全部求解。這樣，既損飭I丄査

7、命.丄循環(huán)次J3：709E-Z3?301E-71.112E7.3.42SE-83.199E-82.2l9E-82004E-81.S45E-81.412E-86.212E-93.00SE-93.62SE-92544E-91.693E-9T?334E-91.105E-9117F.Q:696E63.029E6S.99E6.2917E7：3：T26E74.507E74.991E75.421E7:.7.08E7161ESf.656E6.572ES：275RFR3：931ES5.907ES7.494ESS.441ESO4C損傷2101E；71S47E-76.12E-S1.886E-81：-762E-S1.

8、258E-01.118E-81032E-S7.956E-93.493E-92飆缺2.15E-92.052E-9T.S93E-93.2S6E-107,83E-106.643E-10cRnRr.1n壽命（循茹決）4.76E65.415E61.634E7：5.302E75.675E77.951E78.941EX9.692E71.：257ES2.SB3E8遡曲4.651E84.S74ES7.10E81.077E91.35SE91.505E91可以節(jié)省分析時間、縮短研發(fā)時間，又可以提高工作效率。以汽車底盤和車架的穩(wěn)態(tài)響應分析為例，采用多工況分析，將使分析時間提高至單一工況分析的十分之一。彈簧裝置分析行走

9、部彈扌重量在車輛行因車輪彈簧的作用非常重要，V型彈簧三向剛度分析/V型彈簧是機件。其三向剛度特性對明治”式的金屬橡膠結(jié)構(gòu)，具有良好的垂向動態(tài)性能，同時在軸箱懸掛中兼起輪作用，一是給時不致發(fā)軸以一定的重量分配，并使所分配的變化;二是當機車行經(jīng)線路部平順處或所受的沖擊具有一定的減緩作用。因此,受力比較復雜的行走部裝置。輛轉(zhuǎn)向架尤其是高速客車和地鐵轉(zhuǎn)向架普遍采用的關(guān)鍵部的運行品質(zhì)產(chǎn)生十分重要的影響。V型彈簧是一種“對導向作用，以保證機車（地鐵）在通過曲線時，輪對能自行進行徑向調(diào)節(jié)，在直線上又可抑制輪對的蛇行運動，防止高速時不穩(wěn)定運行。因此，為減小機車的動力響應，改善結(jié)構(gòu)平穩(wěn)性指標，保持曲線運行的穩(wěn)定

10、性，需要在轉(zhuǎn)向架上裝置V型彈簧，以實現(xiàn)三個方向的剛度匹配。V型彈簧由橡膠超彈性材料構(gòu)成，具有高度的材料非線性，在工作載荷作用下變形很大，應用小變形線性理論分析無法求解。目前應用的經(jīng)驗公式誤差較大已失去了實用意義。為確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，進行設(shè)計時，通常是先出實驗樣機，然后進行樣品三向剛度實驗，根據(jù)樣品實驗的結(jié)果，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行修改，反復循環(huán)設(shè)計修改一樣品實驗，直到設(shè)計能滿足產(chǎn)品所需技術(shù)要求。ABAQUS軟件具有強大的非線性分析功能,是橡膠材料有限元分析的標準軟件,提供了豐富的橡膠材料本構(gòu)，同時還可以考慮橡膠材料的粘彈性和應力軟化等材料行為。同時,利用借助ABAQUS優(yōu)化設(shè)計功能,可以對影響三向剛度因素

11、進行參數(shù)化處理。ABAQUSr-3-SlEt-iK31fc：+Ki-l-ZSSc-RDL-1.+-l.SSe+M.-2-21lc：+01-Z-3*Zc+DL-3l=h+Dl-3_?6it+01-3_75：g：+DL空氣彈非線性有限元分對空氣彈簧的有限元分析比較復雜，因為涉及并要對空氣彈簧中的氣體進行適當?shù)哪M，這樣才可能得到有價值的結(jié)果。abaQUST提供相關(guān)的氣體單元可以對膠囊中的氣體進行模擬分析。車體分析車體是容納運輸對象的裝置，在整個車輛的自重中，車體所占的比例最大。在當前車輛輕量化、高速化的趨勢中，也是所受影響最大的機車部分。采用新材料，新工藝對車體實施輕量化后必須對其強度剛度進行評估

12、，以使其在減重的同時還可以保持同樣或更高的強度。同時，車輛減重后不可避免地會帶來結(jié)構(gòu)振動,噪聲增加等問題,此時就要關(guān)注車體動態(tài)特性,要對車體進行模態(tài)分析.利用ABAQUS的非線性求解器，可以對工作中存在大變形以及接觸問題的強度剛度問題進行快速準確的計算。同時，對于象車體這樣的復雜的大規(guī)模模型，ABAQUS還提供了子模型分析功能。在進行了總體分析以后，可以把自己敢興趣的區(qū)域進行網(wǎng)格的細化，將總體模型中得到的載荷以及邊界條件加到子模型中，進行進一步的分析。ABAQUS中的Lanczo求解器可以快速準確的進行特征值的提取。圖為上海柴油機利用ABAQUS的模態(tài)分析功能對某直列六缸發(fā)動機進行有限元分析并

13、于LMS試驗機得到的內(nèi)容相比較由分析結(jié)果可知，有限元數(shù)據(jù)與試驗結(jié)果有著很好的吻合。鐵路軌道分析中的應用鐵路軌道結(jié)構(gòu)由鋼軌，彈性扣件，墊層，軌枕，道床和路基等材料組成，是一個十分復雜的系統(tǒng)。從受力角度看，軌道結(jié)構(gòu)承受的是來自機車和車輛隨機的三向動荷載，且列車在運動過程中除輪軌間存在著巨大的接觸應力外，還伴隨著蠕滑現(xiàn)象。在反復荷載的作用下，鋼軌會產(chǎn)生疲勞損傷、折斷和裂紋；由于溫差的存在，無縫線路會發(fā)生失穩(wěn)，引起脹軌跑道；由于線路的不平順，列車會發(fā)生蛇行運動等。從材料角度看，鋼軌在輪軌接觸處，由于存在巨大的接觸應力會發(fā)生屈服，在制動力和曲線側(cè)向切削力的作用下又會發(fā)生損傷；作為道床組成材料的石碴，是散

14、體材料，連續(xù)介質(zhì)分析方法難以得到正確的結(jié)果。這一切都說明，傳統(tǒng)的軌道結(jié)構(gòu)分析方法，不能適應現(xiàn)代鐵路軌道結(jié)構(gòu)的需要。七十年代以來，由于計算機的迅速發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)數(shù)值分析方法越來越廣泛的應用于工程實際中，使工程中的大量復雜問題的求解成為可能。輪軌相互接觸應力的分析沿鋼軌滾動的車輪，除了引起鋼軌的彎曲應力外，還在輪軌接觸點處引起局部的接觸應力。當車輪的輪箍壓在鋼軌踏面的時候，二者之間的受壓面積很小，出現(xiàn)局部的應力集中，產(chǎn)生大大超過材料屈服點的接觸應力，引起頭部的壓潰，材料流動或形成高低不平的波浪形軌面，而材料較脆的時候，會產(chǎn)生頭部劈裂和其他種類的鋼軌損傷。ABAQUS具有強大的接觸模擬功能，可以模擬變形體與變形體，剛體與變形體以及變形體自身的接觸。此外，ABAQUS還提供了從有限滑動到小滑動的各種類型的接觸模擬功能。針對工業(yè)中應用較多的過盈配合，大滑動，墊片接觸等現(xiàn)象，ABAQUS提供了豐富而強大的功能進行處理。此外，在接觸問題的收斂性和精確度方面，ABAQUS提供了強大的功能，新推出的SURFACE-TO-SURFACE的接觸功能，可以準確而快速的模擬各種接觸問題。輪軌動力學分析綜合考隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，鐵路客貨運輸?shù)娜蝿杖找娣敝亍Ｐ滦蜋C車車輛的設(shè)計，制造和線路維護都需要預知輪軌之間的動力學性能特性，將車輛與軌道的