車輪軌道的案例
ANSYS workbench車輪軌道接觸分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
你會得到什么：
1、學習車輪軌道的三維模型處理
2、學習車輪軌道非線性接觸相關的接觸設置
3、學習非線性靜結構分析步的建立
4、學習車輪軌道非線性接觸分析的載荷施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020r2.
案例介紹了ANSYS workbench 車輪軌道接觸分析。
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（上篇） ￥50
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（上篇）
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（下篇） ￥30
Abaqus車輪軌道建模仿真詳細建模步驟（下篇）
ABAQUS車輪滾動接觸附加軌道不平順動力學模型 ￥299
1.通過MATLAB進行改進后的鋼軌如圖所示
2.通過單輪單鋼軌進行模擬車輪在鋼軌上滾動，效果如圖
3.輪軌滾動細節(jié)圖
有需要的小伙伴可購買，本模型包括ABAQUS/CAE文件+配套的軌道不平順編輯器
如有其他需求請私信技術鄰或vx：abaqusAz
購買地址請大家移步作者個人主頁課程里
如何在站內運輸龐大的特高壓換流變壓器？
之后，運輸小車沿站內預設的金屬軌道移動。運輸到位后，工作人員再利用液壓設備將換流變壓器抬升并轉移就位，重新將套管安裝到換流變壓器上，隨后再進行注油、電氣性能測試等一系列的后續(xù)工作。
由于需要拆、運、組裝和測試等一系列復雜的操作，站內運輸換流變通常需要數周甚至更多時間才能完成。另外，由于常規(guī)的站內運輸小車并未針對換流變壓器運輸這種場景進行優(yōu)化，在軌道轉移過程中，過大的運輸振動沖擊有可能對設備造成損壞。其中，換流變套管因具有特殊的結構形式，對振動沖擊尤其敏感。
換流變壓器在平直軌道上移動過程中，振動沖擊產生的主要原因為車輪與軌道之間的“啃軌”現(xiàn)象。
什么是“啃軌”現(xiàn)象？在正常情況下，車輪緣和軌道側面會產生一定的摩擦。在起重機出現(xiàn)異常時，這個間隙被破壞，車輪緣與軌道側面出現(xiàn)了較為嚴重的偏離，形成了強行接觸引發(fā)的嚴重擠壓、摩擦，繼而會出現(xiàn)車輪輪緣、軌道側面明顯的磨損。
運輸小車設計制造的缺陷造成行走路線偏移是引起“啃軌”現(xiàn)象的主要原因之一。車輪在重壓力下的變形、軌道在重載作用下產生的軌面缺陷和不均勻的地基沉降會引起車輪和軌道的配合問題，也會導致運輸小車運行過程中的不平穩(wěn)，從而對設備產生振動沖擊。
展開 精確模擬軌道車輛噪聲以實現(xiàn)靜音行駛和出行
如何模擬輪/軌接口的NVH
通過仿真，工程師可以優(yōu)化其軌道組件設計，以減少火車內部和外部的振動和噪聲傳播。為了模擬這些噪聲，工程師必須首先表征車輪和軌道之間的相互作用。
輪/軌相互作用的示意圖。這些缺陷引發(fā)了噪聲產生的機制
Fiedler
說：“早期的研究表明，噪聲可能歸因于車輪和軌道運行表面上的小范圍粗糙度，這兩者都激發(fā)了振動。”換句話說，當車輪在軌道上移動時，它們在火車及其貨物的重量作用下被壓在一起，該載荷將迫使軌道和車輪發(fā)生局部變形。旋轉的車輪會引起這些局部變形，并且接觸力會迅速變化，從而產生振動。
“為了表征這樣的變形，工程師可以用頻率依賴的彈簧代替車輪和軌道零件，”Fiedler解釋說。“可以使用一維分析方法或3D FEM/BEM方法來評估彈簧的動態(tài)特性和局部點移動性。”
Fiedler
繼續(xù)解釋說，使用3D方法對，建模的工程師將對邊界條件有更多的控制。這些工程師還將能夠為他們所需的任何車輪或軌道形狀建模。這很重要，因為不同的零件幾何形狀可能會具備不同的阻尼特性。
使用VA One軟件的FEM/BEM模塊，工程師可以對所需的任何車輪形狀進行建模，例如電車車輪
此外，使用3D模型將為研究承受軸負載或離心力的預應力模式提供機會。
Fiedler指出：“模態(tài)行為表示結構在特定負載下和特定頻率下的行為。”“當施加正確的力時，工程師將看到頻域中的實際結構振動，這被稱為模態(tài)方法。”
模擬的下一步是計算來自車輪的輻射功率，這是通過模擬車輪周圍的空氣來完成的。“在BEM仿真中，用戶將在車輪幾何形狀周圍創(chuàng)建一個表面包絡，并指定空氣會侵潤哪個表面?zhèn)龋盕iedler指示。“解決之后，工程師便可以使用聲輻射功率。”
展開 精確模擬軌道車輛噪聲以實現(xiàn)靜音行駛和舒適出行
如何模擬輪/軌的NVH
通過仿真，工程師可以優(yōu)化其軌道組件設計，以減少火車內部和外部的振動和噪聲傳播。為了模擬這些噪聲，工程師必須首先表征車輪和軌道之間的相互作用。
輪/軌相互作用的示意圖。這些缺陷引發(fā)了噪聲產生的機制。
Fiedler說：“早期的研究表明，噪聲可能歸因于車輪和軌道運行表面上的小范圍粗糙度，這兩者都激發(fā)了振動。”換句話說，當車輪在軌道上移動時，它們在火車及其貨物的重量作用下被壓在一起，該載荷將迫使軌道和車輪發(fā)生局部變形。轉動的車輪會引起這些局部變形，并且接觸力會迅速變化，從而產生振動。
“為了表征這樣的變形，工程師可以用隨頻率變化的彈簧代替車輪和軌道零件，”Fiedler解釋說。“可以使用一維分析方法或3D FEM/BEM方法來評估彈簧的動態(tài)特性和局部點移動性。”
Fiedler繼續(xù)解釋說，使用3D方法對，建模的工程師將對邊界條件有更多的控制。這些工程師還將能夠為他們所需的任何車輪或軌道形狀建模。這很重要，因為不同的零件幾何形狀可能會具備不同的阻尼特性。
展開 3D車輪-鐵軌模型
車輪與軌道基于三維實體建模，通過接觸建立輪軌作用，摩擦力驅動輪前進，為了方便控制計算時間和輪體運動，車輪給定的是位移載荷，供大家參考，交流。
INP文件見附件
car_road.part01.rar
car_road.part02.rar
car_road.part03.rar
car_road.part04.rar
Simulink建模方法
假設沒有火車前進只在一維（沿軌道）。我們應用控制在火車上，以至于它能平緩的開始和停止，以至于他們能以存在一個很小的穩(wěn)態(tài)誤差的速度前進。
發(fā)動機和車身的質量分別表示為 ， 。進一步，在發(fā)動機和汽車通過耦合連接，剛性為k。換句話說，連接被建模為一個彈簧常數k的彈簧。力F表示發(fā)動機的車輪與軌道之間產生的力，而表示滾動摩擦系數。
受力圖和牛頓第二定律
建立物理系統(tǒng)的數學方程的第一步是畫系統(tǒng)的受力圖。火車系統(tǒng)的受力圖如下：
從牛頓第二定律，我們知道物體受力的和等于質量與加速度的乘積。既滾動摩擦力然這樣。發(fā)動機受到水平方向的力為彈簧彈力和車輪與軌道之間產生的滾動摩擦力。車身受到的水平方向的力，為彈簧彈力與滾動摩擦力。在垂直方向，重力平衡了地面的彈力。因此，將沒有垂直方向的加速度。
我們建模彈簧產生了一個由于變形線性比例的彈力， ， ， 分別是發(fā)動機和車身的位移。在這假設如果彈簧沒有變形的話， ， 等于零。滾動摩擦力建模為與速度和彈力（等于重力）的乘積是線性比例關系。
根據受力分析圖，在水平方向上應用牛頓第二定律，可得到系統(tǒng)的如下方程。
（1）
（2）
Simulink建模
系統(tǒng)的方程可用用圖框表示，不需要進一步的操作。具體地說，我們構造兩個框圖（每一個質量）的一般表達式 或者 。首先，打開Simulink并新建一個窗口。拖動兩Sum塊（在Math Operations library）到你的模型窗口，放置的位置大約如下圖。
展開 天車，UWB定位的全新應用領域
其二是采用在天車輪軸上加裝編碼器的方式，這種方式的缺點是，在天車制動的過程中，天車的車輪在軌道上打滑，編碼器計數不準確，不能達到準確定位的目的。另外，對于工業(yè)企業(yè)物料和工具位置固定的場合、具有貨架結構的倉庫、危險或者人不能進入的場合，依靠人來判斷天車的位置會存在精度差、效率低、無人身安全保障等缺點。
UWB定位
高效準確的天車位置檢測技術對于生產安全和提高生產效率具有重要意義。UWB定位技術能夠很好地解決上述兩種缺點。
UWB是定位市場非常火爆的一種定位技術，其具有傳輸速率高、范圍覆蓋廣、穿透力強、傳輸能力強等優(yōu)點，近些年來在電力、化工、煤礦等工業(yè)領域大放異彩，都有不錯的建樹。在之前的文章中我們做過詳細有關UWB的介紹，可以移步查閱：《了解UWB,一篇就夠了》。
定位系統(tǒng)
通過在行車上安裝UWB定位可以輕松實現(xiàn)對行車的亞米級精準實時定位，解決行車定位的問題，還可以通過遠程管理掌握行車的位置防止行車碰撞事故發(fā)生。
近年來云酷科技的UWB定位系統(tǒng)應用領域愈加廣泛，除了火電廠、變電站外，近期在天車位置檢測領域亦有頗多案例，在之后的文章中將陸續(xù)分享給大家，敬請期待吧！
展開 秒懂 “Hertz接觸”附秒懂 “Hertz接觸”下載
在機械工程中經常遇到接觸問題，如滾珠軸承中滾珠與坐圈的接觸，兩個嚙合齒輪在齒面上的接觸，車輪與軌道的接觸。又如嵌入式硬度測試機測量材料的接觸后的塑性變形、刃型支承、橋梁支座等，都涉及到接觸問題。
接觸問題是一種高度非線性行為，在處理和計算中存在兩個較大的難點：一、在求解問題之前，不知道接觸區(qū)域。隨載荷、材料、邊界條件和其他因素的不同。表面之間是接觸還是分開是未知的，并且還可能是突然變化的。二、大多數的接觸問題需要考慮摩擦，摩擦效應可能是混亂的，所以摩擦使問題的收斂性變得困難。除了上面兩個難點外，許多接觸問題還必須涉及到多物理場影響，如接觸區(qū)域的熱傳導、電流等，更增加了求解的難度。
下載地址：秒懂 “Hertz接觸”
展開 
全資收購德國百年鍛造企業(yè)！
2021年3月11日，華鐵股份（SZ.000976）公告稱擬通過發(fā)行股份及支付現(xiàn)金的方式購買青島兆盈軌道交通設備有限公司100%股權，從而實現(xiàn)間接持有標的公司全資子公司BVV Bahntechnik GmbH（以下簡稱“BVV集團”）以及Hongkong Lihe Trading Limited（香港利合貿易有限公司，下稱香港利合）100%股權。
BVV集團是全球知名的軌交車輪、車軸和輪對生產商
公告顯示，此次交易將通過發(fā)行股份及支付現(xiàn)金的方式完成。其中，向重慶兆盈軌交發(fā)行股份收購其持有的青島兆盈38%股權，以支付現(xiàn)金方式收購其持有的青島兆盈38%股權；向濟南港通發(fā)行股份收購其持有的青島兆盈24%股權。
這意味著華鐵股份將加深在高鐵關鍵技術領域的布局，全面進入高門檻的軌交車輪、車軸和輪對市場，此舉在豐富華鐵股份產品線的同時，也將極大地提升了華鐵股份的國際化程度，加速打造國際化軌道交通核心零部件平臺。
華鐵股份入手全球高鐵零部件稀缺資產
BVV集團是全球知名的軌道交通車輪、車軸和輪對制造商，是全世界可實現(xiàn)規(guī)模化生產車輪、車軸和輪對的優(yōu)秀企業(yè)之一，香港利合是BVV集團在亞太地區(qū)（包括中國境內客戶）合法銷售代理平臺。此次收購包括BVV集團的知識產權、生產資質、品牌、渠道及其他全部資產。
BVV集團波鴻工廠是其車輪產品的主要生產基地
據悉，BVV集團在鍛壓、熱處理和精加工等方面具有獨特、成熟的工藝技術，其特種鋼材配方能夠滿足多種軌道交通車輛的車輪、車軸生產需求，能夠快速切入高鐵動車組、普速列車、機車、地鐵、城軌等多領域車輪、車軸市場。
展開 ABAQUS中橢圓形移動載荷DLOAD和UTRACLOAD子程序詳解：從定義到實現(xiàn) ￥288
1、橢圓形移動載荷定義
移動載荷指的是隨時間或空間位置變化而不斷變化施加位置的載荷，其典型例子包括：1）行駛車輛對橋梁的作用力；2）火車車輪與軌道之間的接觸力；3）滾動體在接觸面上滑移產生的局部接觸載荷；4）焊接過程中熱源的沿路徑移動。這些載荷不是固定不動的，而是隨時間在接觸體上“移動”，從而引發(fā)結構響應的動態(tài)變化。在應力應變分析、疲勞壽命評估等方面，考慮載荷的移動性尤為關鍵。
在滾動體的接觸中，Hertz型橢圓形接觸斑較為常見，其形狀可根據Hertz接觸理論表示為：
其中，P為總法向力，a和b分別為橫向x和縱向z上的接觸斑半寬，p0為最大接觸壓力。
2、法向和切向移動載荷模擬
在ABAQUS中，模擬移動載荷的兩種典型方法分別對應法向載荷和切向載荷。
2.1 法向移動載荷
法向載荷定義見式(1)所示。在給定總法向力P或者軸重，以及接觸斑長半軸和短半軸大小后，即可確定出來p(x,z)空間分布。其中，P、a和b可以通過Hertz接觸理論或者有限元法計算得到，也可以通過一些網站去快速計算，比如：https://www.tribology-abc.com/sub10.htm以及https://www.pecms.cn/hz/hzb2p。
圖1 法向接觸壓力
2.2 切向移動載荷
在滾動接觸過程中，除了接觸表面的法向接觸壓力外，接觸體還存在局部滑動或者蠕滑，導致接觸斑區(qū)域被劃分為黏著區(qū)和滑動區(qū)。其中，沿著滾動方向的后沿為滑動區(qū)，前沿則為黏著區(qū)。在滑動區(qū)內，切向力大小為摩擦系數乘以法向力，而在黏著區(qū)內切向力大小與蠕滑率有關。
展開 中日法德爭搶高鐵機遇 中國高鐵“后發(fā)先至”
海外已建成的中國高鐵軌道包括土耳其首都安卡拉至伊斯坦布爾高速鐵路的二期工程，該段高鐵總長158公里，設計時速250公里，已竣工并投入使用。
中國工程院院士王夢恕19日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時稱，中國的高鐵技術主要有3個優(yōu)勢：一是軌道、隧道建造技術更高，且具備應對各種復雜情況的能力，譬如中國高鐵技術能夠保證在很大溫差情況下鐵軌不變形；第二，中國的高鐵技術團隊過硬，整體人馬能夠做到隨調隨用；第三，中國高鐵的修建造價比發(fā)達國家更低。
王夢恕表示，中國高鐵正迎來全球機遇期。中國高鐵走出去，不僅走向非洲，還走向歐美，搭建全球戰(zhàn)略架構，帶動其他產業(yè)發(fā)展。未來中國高鐵對外將增加3個門戶，以西北東北和西南3個方向為出口，通過與歐美及東南亞各國相連，發(fā)揮中國高鐵的重要作用。（環(huán)球時報）
展開 案例分析 | 基于光纖傳感技術的德國鐵路數字孿生
相關的FOS信號始終與列車實時位置、速度和長度相關聯(lián)，通過這些信號能夠檢測并區(qū)分同時沿一條軌道行駛的多列列車，以及在多軌道線路的各條軌道上行駛的每列列車。由于FOS系統(tǒng)可提供軌道上所有列車的精確位置信息和狀態(tài)數據，因此可基于此對列車完整性進行全面檢測，從而實現(xiàn)縮短列車行車間隔、提高鐵路線網運輸能力的目標。
4.FOS系統(tǒng)靈敏度的提高
由于FOS系統(tǒng)靈敏度和覆蓋范圍的顯著提高和擴大，其目前可以檢測到由行駛列車所引起的聲學信號的微小變化，并定位其來源。在此基礎上，采用基于機器學習的特殊調整算法，可實現(xiàn)對車輪和軌道所產生信號的解耦，從而確定變化是由列車還是軌道結構引起的。
為證明基于FOS技術的數字孿生的靈敏度和有效性，項目人員在巴魯斯/馬克以北的柏林—德累斯頓干線某區(qū)段上進行了相關測試。測試結果如圖2所示。圖中展示了使用FOS系統(tǒng)檢測出的一系列不同的聲學事件，其中模擬光纜被盜的聲學信號與列車駛過、汽車穿越平交道口的聲學信號差異明顯。12：27：30，一列火車駛進達勒維茨車站，減速并停車，在圖中B區(qū)相關聲學信號清晰可見；與此同時，在距Rangsdorf 1 km的地區(qū)發(fā)生了模擬電纜盜竊事件，見C區(qū)中紅色框標記處；距此1 km處為A10高速公路上跨鐵路的橋梁，公路上頻繁往來的車輛對聲學測量信號產生影響，見D區(qū)中的大面積紅色區(qū)域。
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