ansys和LS-DYNA進行聯合軌道動靜態仿真對比(加上軌道不平順)

ls-dyna在軌道上使用的資料太少了,上網查相關資料也少之又少,而且相關ls-dyna的書都成了絕版不好買,只能買復印版的。文章開頭先說一說ls-dyna遇見的奇葩事也是經驗總結:

  1. 用ls-dyna的combin165做的簡單的彈簧小例子發現出來的結果不對,所以用了梁彈簧關鍵字

  2. 在修該k文件時輸入6e8和輸入600e6算出來的結果不一樣

  3. 修該好的k文件有時在ls-prepost上打開顯示很奇怪

  4. 在ls-prepost做前處理時重力往下,在k文件修該時重力往上

  5. 在關鍵字*rail_track和*rail_train上加軌道不平順時要注意格式

先說說ls-dyna動態仿真。首先用ansys建立了簡單的有砟軌道模型,模型共29870個節點,19844個單元,其中鋼軌采用60型號鋼軌,軌枕采用實際尺寸的三型有擋肩軌枕(模型從CAD導入)如圖,軌枕采用*MAT_ELASTIC實體單元,其中扣件和道床采用*MAT_LINEAR_ELASTIC_DISCRETE_BEAM(66)彈簧梁關鍵字。輪子采用*MAT_RIGID剛體。為了保證模型的準確性,輪對的part部分采用*PART_INERTIA關鍵字。

有砟軌道.png

車體方面先建立了一個輪對,輪對采用剛體重1t,在輪對兩側加一對平行的力,使軸重達到14t。如圖,

image_000.jpg

其中輪軌連接采用*rail_track和*rail_train關鍵字。

*rail_track
          1       100       318       4       00.0       1.0       0.0        1
                  101         1       5       00.0       1.0       0.0   
*rail_train   
         1       200       0.0 0.000e+00       0.0         1                 0.0 
  1.600E+9       0.0       0.0       0.0       0.0       0.0

輪軌接觸剛度采用標準的1.6e9其中100和101代表左右軌道,318和1代表軌道的起點,

rail6.png

其中軌道按照0.6m劃分,節點考慮約束橫向。

jieidan.png

其中模型中運行了3秒,其中靜止了0.3秒。其中速度為160km/h(44.44m/s)

*boundary_prescribed_motion_rigid
         5         3         0         3    44.44        0     1e+28      0.3

下面來看結果

1.在沒有加入軌道不平順:

輪軌力

輪軌力.png

可以看出在靜止的3s中輪子的力穩定在69.9kN這和加載的力和輪子的自重的和相等(軸重為14t)為了區分有砟軌道區,阻尼加的有點大,動態的輪軌力為76.6kN.

輪子垂向位移:


finnal8.png

其中輪子的垂向位移為,間隔0.6m的余弦波形圖。

鋼軌和軌枕的垂向位移:

沒有不平順鋼軌軌枕.png

其中鋼軌垂向位移為0.877mm其中軌枕為0.465mm,為了驗證位移的正確性,在ANSYS中進行靜力計算,采用兩對個力模型軸重14t的轉向架對軌道的力進行加載結果如圖為0.9mm

14.bmp

加入軌道不平順的軌道模型:

為了接近仿真的真實性,加入軌道不平順如圖,

不平順圖.png

其中加入軌道不平順后輪軌力如圖:

噗噗皮.png

其中靜止時也是69.9kN,動態最大為96.8kN,加入不平順后對輪軌力的影響較大。

鋼軌和軌枕位移:

不平順鋼軌軌枕.png  

其中軌枕和鋼軌垂向位移好像沒變,很奇怪。希望大佬批評指正。希望使用ls-dyna的人一起交流。我群號 198456828

以下為付費內容
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