輪軌的案例
輪軌制動防滑數值仿真 ￥1500
輪軌制動防滑是一種用于鐵路列車的制動系統，旨在防止列車在制動時產生滑輪。這種制動系統的目的是保持列車的平穩行駛和安全停車。輪軌制動防滑系統使用輪軌摩擦來實現列車的制動，其中輪軌之間利用適當的力使摩擦發揮作用。該系統使用傳感器監測輪軌之間的摩擦情況，以確保列車保持在安全的制動范圍內。當列車需要制動時，制動系統根據列車的速度和其他參數，計算出適當的制動力。然后，制動力通過制動器傳遞到輪軌之間，產生制動摩擦。同時，輪軌制動防滑系統會持續監測輪軌之間的摩擦情況。如果傳感器檢測到輪軌之間的摩擦力超過安全范圍或發生故障，系統會立即采取措施來降低或恢復制動力，以避免列車產生滑輪。這可以通過減小制動力、調整制動器的施加力或控制制動器的釋放來實現。輪軌制動防滑系統的實現需要精確的傳感器和控制模塊，以及對列車動力系統和制動系統的密切協調。它的設計旨在確保列車的制動過程穩定、安全，并盡可能地減少列車和軌道的磨損。總而言之，輪軌制動防滑系統是鐵路列車上的一種制動系統，它通過監測輪軌之間的摩擦情況，并及時調整制動力，以防止列車產生滑輪，并確保列車的平穩制動和安全停車。
本案例模擬了一輪軌模型上車輪制動防滑的過程，仿真結果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
展開 ABAQUS---輪軌瞬態滾動接觸有限元模型(直線半輪對) ￥888
<p class="ql-align-justify"> <span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>目前，輪軌瞬態滾動接觸有限元模型日漸成熟，尤其針對直線半輪對情況。利用該模型已經詳細開展了大量的輪軌滾動仿真，比如：1）輪軌不平順（鋼軌波磨、焊接接頭、硌傷、隱傷；車輪多邊形、擦傷、凹磨）；2）道岔瞬態沖擊振動；3）單點-兩點接觸；4）輪軌低黏著；5）熱機耦合，并分析了各種情形下的輪軌滾動接觸力學行為、磨耗和疲勞損傷問題。然而，該成熟的模型大多都是基于ANSYS軟件建立，而ABAQUS軟件本身在模擬強非線性接觸、材料塑性本構、CAE界面操作等方面具有顯著的優勢，但是當下基于ABAQUS軟件建立的輪軌瞬態滾動接觸模型仍存在很多問題，比如：<strong>輪軌力不穩定、車輪網格沙漏引起畸變、牽引/制動模擬困難、一系耦合約束和扣件模擬不當等</strong>，使得該模型推廣受阻。本文旨在從作者經驗角度，分享輪軌滾動接觸有限元建模時可能面臨的問題，如有不當，還歡迎批評指正。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>輪軌瞬態滾動接觸有限元模型中，由于車輪具有較高的滾動速度，使得車輪瞬態滾動時對系統激擾較大，輪軌接觸力穩定困難。因此，采用<strong>隱式-顯式方法模擬瞬態滾動接觸行為</strong>，其中隱式模型可得到車輪在重力場下的輪軌靜態位移和應力場結果，然后將其導入至顯式模型中，再在顯式模型中模擬車輪滾動。以下分別介紹這兩個模型及其之間的關聯。
展開 Simpack輪軌副高級接觸方法介紹
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Simpack接觸方法介紹
Simpack輪軌接觸有兩種方法，即標準: 等效彈性接觸和高級: 離散彈性接觸，分別對其介紹如下。
標準: 等效彈性接觸Equivalent elastic
這種方法把實際接觸斑形狀轉換為等效橢圓。橢圓接觸斑的數量沒有限制，能得到赫茲法向力、蠕變力等數據，使用橢圓接觸斑仿真速度快，但失去了部分準確性。
使用Simpack模板建立的輪軌模型，默認使用Equivalent elastic接觸方法。
高級: 離散彈性接觸Discrete elastic
該方法使用實際接觸斑形狀用于法向和切向力計算。通常仿真速度較慢但更精確，尤其是在踏面和輪緣之間的過渡位置。
展開 西南交通大學金學松教授團隊：基于地鐵車內噪聲的鋼軌粗糙度接受/驗收準則| CJME論文推薦
目前主要從事輪軌關系問題研究，其中包括輪軌滾動接觸理論、輪軌粘著、輪軌接觸表面波浪形磨損和滾動接觸疲勞、輪軌噪聲、脫軌和輪軌型面設計。先后主持、主研和參加了國家自然科學基金重點、面上項目、科技部項目、省部級項目、橫向課題四十多項，發表和合作發表論文200多篇，合作出版著作3部：《固體接觸力學》（鐵道出版社出版，1999）、《輪軌摩擦學》（鐵道出版社出版，2004）和《輪軌蠕滑理論及其試驗研究》（西南交通大學出版社出版，2006）。曾獲得“滾動振動試驗臺”國家科技進步一等獎（1999），西南交通大學黃袁創新獎（2000），西南交通大學指導優秀碩士論文獎（7人次），西南交通大學和四川省優秀博士論文獎（2001），國家百篇優秀博士論文獎（2002），教育部優秀骨干教師獎（2002），四川省突貢專家（2002），四川省學術帶頭人（2003），享受國務院政府津貼（2005），省優秀博士論文特別獎（2006），省優秀博士論文指導獎（2007），省優秀碩士論文指導獎（2007）、鐵道部科技進步一等獎（2008）。現任國際雜志“The Open Mechanical Engineering Journal”、《工程力學》、《機械強度》、《計算機輔助工程》等雜志編委、國際“輪軌系統磨耗和接觸力學”會議國際組委委員。
作者介紹
劉曉龍（本文第一作者），男，1990.05出生，西南交通大學牽引動力國家重點實驗室，載運工具運用工程在讀博士生。主要從事軌道交通噪聲與振動控制技術，及輪軌粗糙度監測技術研究，參與了國家重點研發計劃-全生命周期輪軌噪聲預測及控制技術研究。
展開 
148基于matlab的帶有gui的輪軌接觸幾何計算程序 ￥24.9
基于matlab的帶有gui的輪軌接觸幾何計算程序,根據不同的踏面和軌頭，計算不同橫移量下面的接觸點位置。程序已調通，可直接運行。
利用Python提取ABAQUS的.odb結果中的輪軌接觸信息 ￥500
這里以python提取輪軌接觸時的法向力和切向力結果為例，進行說明：
#- -coding: UTF-8-*-
from abaqus import *
from odbAccess import *
from abaqusConstants import *
from caeModules import *
from driverUtils import executeOnCaeStartup
from odbAccess import *
from caeModules import *
import random
import math
import os
odb=openOdb(r"D:\*******.odb")
file_CNORMF_WHEEL=open('CNORMF_WHEEL.txt','w')
file_CNORMF_RAIL=open('CNORMF_RAIL.txt','w')
file_CSHEARF_WHEEL=open('CSHEARF_WHEEL.txt','w')
file_CSHEARF_RAIL=open('CSHEARF_RAIL.txt','w')
file_FSLIPR_SLIPEQ_WHEEL=open('FSLIPR_SLIPEQ_WHEEL.txt','w')
file_FSLIPR_SLIPEQ_RAIL=open('FSLIPR_SLIPEQ_RAIL.txt','w')
step1=odb.steps['Step-1']
allFrames=step1.frames
展開 鐵路輪軌關系領域-參考教材
分享鐵路輪軌關系領域比較經典的基本參考教材：
Johnson - 1985 - Contact mechanics.pdf
Mechanics and Fatigue in WheelRail Contact by S.L. Grassie (Eds.) (z-lib.org).pdf
Kalker - 1990 - Three-Dimensional Elastic Bodies in Rolling Contac.pdf
Lewis_Olofsson_2009_Wheel—rail interface handbook.pdf
車輛-軌道耦合動力學,翟婉明著,北京：中國鐵道出版社_10473750.pdf
接觸力學與摩擦學的原理及其應用 (（德）波波夫著) (Z-Library).pdf
車輛-軌道耦合動力學 第4版 上,翟婉明著,北京：科學出版社_13693782.pdf
材料本構關系理論講義,朱兆祥著,北京：科學出版社_13678743.pdf
軌道動力學,練松良編著,上海：同濟大學出版社_11206741.pdf
鐵道機車車輛結構強度,米彩盈編著,成都：西南交通大學出版社_12031094.pdf
展開 考慮齒輪齒條動態激勵的山地齒軌車輛-軌道耦合動力學特性分析
坡度變化對輪軌垂向力方均根值影響較小，但對均值有明顯影響，圖 13 為不同線路坡度下輪軌垂向力均值統計結果，從圖中可以看出，輪軌垂向力均值隨線路坡度的增加而減小，并且 1、3 位輪對輪軌垂向力的減小量大于 2、4 位輪對。隨著線路坡度的增加，輪軌垂向力差值也增加，說明齒軌在坡道行駛時存在軸重轉移并且坡度越大軸重轉移越明顯。當坡度為 50‰時，1、2 位輪軌垂向力差值為1.52 kN，與靜軸重的比值約為 2.9%，3、4 位輪軌垂向力差值為 1.57 kN，與靜軸重的比值約為 3.0%；坡度為 250‰時，1、2 位輪軌垂向力差值為 6.22 kN，與靜軸重的比值約為 11.8%，3、4 位輪軌垂向力差值為 6.46 kN，與靜軸重的比值約為 12.2%。
2.2.2 運行速度對齒軌動態響應的影響
該工況下，齒軌車分別以 10 km/h、15 km/h、20 km/h、25 km/h、30 km/h 和 35 km/h 的速度勻速運行，線路坡度為 100‰，以研究在爬坡線路中不同速度下齒軌車的動態響應。
圖 14 為不同運行速度下車體加速度均方根統計，對比可以看出，車體加速度隨運行速度的增加而增加，當運行速度由 10 km/h 增加到 35 km/h 時，車體垂向加速度由 0.018 m/s2增加到 0.082 m/s2，車體橫向加速度由 0.011 m/s2增加到 0.063 m/s2，車體縱向加速度由 0.028 m/s2增加到 0.088 m/s2。
圖 15 為不同運行速度下齒軌車輛運行平穩性指標計算結果，從圖中可以看出，垂向和橫向平穩性指標隨運行速度的增加而增加。當車輛運行速度由 10 km/h 增加到 35 km/h 時，垂向平穩性指標由0.91 增加到 1.50，橫向平穩性由 0.85 增加到 1.45。
展開 淺析動車組柔性構架的動態特性及簡單設計
在轉向架系統中,扭轉剛度屬于串聯剛度,而構架扭轉剛度引用到剛體動力學模型之后,扭轉剛度也隨之降低,動車組在經過一些起伏性的線路, 輪軌的垂向力也被重新分配, 動車組采用相同的轉向架后輪軌的垂向力之間的差值會有所縮小, 而且當構架扭轉剛度不斷降低之后這種情況將變得更為明顯。故而,影響動車組安全性的指標中的輪軌垂向力以及輪重減載率會隨著構架剛度的減小將不斷降低。因此, 就兩項指標而言, 扭轉剛度的影響作用是非常顯著的。但是,在影響輪軌間的橫向作用上,構架的扭轉剛度并不會產生明顯的作用, 也就是說,動車在經過非直線線路的時候,其脫軌系數以及輪軌導向之和兩項指標的系數差距是非常小的, 即使通過減小動車組的構架扭轉剛度也無法改進上述指標。
3 柔性構架設計方法
3 . 1 動車轉向架焊接構架的結構特點
目前國內C R H 2型動車組的轉向架主要采用的焊接構架為管截面的橫梁構架,這種結構的轉向架橫梁是無縫鋼管結構,焊接在側梁和外腹板上, 將堵板與橫梁首端位置進行焊接,并將牽引拉桿座、制動吊梁以及中心框架安裝座三個穩定裝置焊接于橫梁之上。這種結構轉向架的缺點在于無法讓結構疲勞產生作用, 而為了彌補這個不足,CRH2型動車在進行轉向架焊接構架設計的過程中, 將加強之后的環結構裝置于側梁板與內腔接近的位置。雖然經過的強化之后可以增加焊接處的承載面積,但是因為焊接處與腹板的仍然比較脆弱,實際運行中可接受承載力還是會受到一定的限制。
3 . 2 構架扭轉柔性設計
動車組轉向架的柔性設計實際上就對其構建扭轉剛度進行柔性化, 而經過相關研究得出, 影響動車組的構建扭轉剛度主要是兩個因素, 正是上文所述的橫梁彎曲剛度以及扭轉剛度。但是當截面壁厚發生變化的時候, 兩者因素影響也會同樣隨之變化。
展開 ansys和LS-DYNA進行聯合軌道動靜態仿真對比（加上軌道不平順）
鋼軌和軌枕的垂向位移：
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
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，
其中加入軌道不平順后輪軌力如圖：
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：
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
高速列車-橋梁-軌道聯合仿真難點分析講解（含23講詳細視頻教程）
輪軌系統的耦合作用
輪軌系統的耦合作用是指高速列車在軌道上運行時，輪軌系統會產生相互作用。由于高速列車是由輪軌系統驅動的，因此，高速列車與軌道之間的耦合作用主要體現在輪軌系統的相互作用方面。
在實際情況下，輪軌之間的耦合作用非常復雜。例如，由于軌道不平順、軌距變化、橋梁振動等因素，高速列車在通過不同線路時的橫向、垂向振動非常復雜。因此，研究高速列車輪軌耦合作用的數學模型和仿真方法具有重要意義。
在上述情況下，需要建立高速鐵路橋梁軌道耦合分析模型。該模型應能夠準確模擬橋梁與軌道之間的相互作用，并且能夠模擬車輛-軌道-橋梁之間的相互作用。為了有效地模擬車輛和軌道之間的相互作用，需要考慮不同線路條件下的線路特征參數和車輛運行特征參數。
列車模型的簡化和精度控制
目前，列車仿真的主要難點是如何在仿真過程中實現對列車模型的簡化和精度控制。在現實的高速鐵路橋梁軌道聯合仿真中，由于高速列車運行速度較快，如果采用傳統的線性車輛模型進行計算，其結果將很難滿足工程應用的要求。因此，對車輛模型進行簡化和精度控制是一種有效的解決方法。
在具體的應用中，可以采用多剛體車輛模型進行簡化。如果采用傳統的線性車輛模型進行計算，其結果可能與實際情況存在較大偏差。因此，在進行高速鐵路橋梁軌道聯合仿真時，可以將車-橋-軌-車作為一個整體系統來考慮。這種方法不僅可以實現對車輛模型的簡化和精度控制，而且還可以在仿真過程中實現對列車模型的精確計算。
車輛-軌道耦合系統建模方法
車輛-軌道耦合系統的建模方法可分為兩種：一種是以 Simulink為代表的面向對象建模方法，另一種是以有限元為代表的基于實體單元的建模方法。
面向對象建模方法可將車輛視為一個整體，考慮車輪、軸、車鉤、彈簧等各部件的性能，利用模型自身的屬性來描述部件間的關系。
展開 
Abaqus在鐵路機車行業CAE分析中的應用
從受力角度看，軌道結構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，還伴隨著蠕滑現象。在反復荷載的作用下，鋼軌會產生疲勞損傷、折斷和裂紋；由于溫差的存在，無縫線路會發生失穩，引起脹軌跑道；由于線路的不平順，列車會發生蛇行運動等。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生屈服，在制動力和曲線側向切削力的作用下又會發生損傷；作為道床組成材料的石碴，是散體材料，連續介質分析方法難以得到正確的結果。這一切都說明，傳統的軌道結構分析方法，不能適應現代鐵路軌道結構的需要。七十年代以來，由于計算機的迅速發展，工程結構數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，出現局部的應力集中，產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。針對工業中應用較多的過盈配合，大滑動，墊片接觸等現象，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
隨著國家經濟的發展，鐵路客貨運輸的任務日益繁重。新型機車車輛的設計，制造和線路維護都需要預知輪軌之間的動力學性能特性，將車輛與軌道的模型一起綜合考慮分析。
展開 如何精確定位和量化高鐵外部噪聲？
設計改進指導：基于上述數據，工程師可確定“最優改進位置”——例如若車廂間通道是高頻噪聲主要來源，可針對性優化通道密封結構；若輪軌滾動噪聲占比高，可改進輪軌材質或打磨工藝，從而高效降低整體噪聲輻射
點擊這里，查看 / 下載
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展開 地鐵軌道動力特性仿真分析
由于hypermesh不支持輪軌接觸關鍵字，利用ultraedit編輯關鍵字，添加*RAIL_TRAIN關鍵字并編輯關鍵字內容，建立車輛輪子和軌道鋼軌之間的模型，一個軌跡需要定義兩個軌道，并且都是由梁單元組成，所以在軌道旁邊建立了兩個平行的軌道。
三、 結果分析
利用LSPREPOST進行結果查看，通過前面的輸出可以查看輪軌接觸點的受力曲線如下圖所示：
輪軌接觸點受力時程曲線
通過提取車輛上一點進行進行豎直方向的速度分析，剛開始在重力作用下下墜并與鋼軌建立穩定的接觸，后面在彈性作用下回彈，震蕩過后趨于平穩。
最后展示一下做出的結果動畫圖
路面不平順情況下車體振動加速度ANSYS求解(來源： ANSYS學習雜記)
后處理
分別查看車體加速度、轉向架加速度輪軸對不平順彈簧反力（即輪軌力）等。
由圖可得到車體及轉向架加速度的大致分布，以及輪軌力大多為幾十kN,及少數情況下，輪軌力超過100kN，這與實際情況是相符的。分析大致就結束了，但是實際的分析遠遠不止如此，有限元算完后，才是一個分析的真正開始，首先判斷自己的結果是否在誤差范圍之內，在分析為何會出現此種情況，后處理遠遠不止插入幾個加速度變形曲線等這么簡單，還需要更為深入的了解，深入的分析。
通過以上算例我們可以知道在不平順情況下車體加速度，輪軌力等等，但是如果涉及到軌道下部基礎的變形該如何處理呢？這就是剛柔耦合的內容，workbench在此方面也非常成熟，如果有時間的話，筆者也會進行演示。
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