鋼軌模型的案例
在有限元模型中施加鋼軌缺陷 ￥66
鋼軌軌面存在焊接頭不平順，另外在服役過程中難免會出現局部凹陷、波磨、擦傷等缺陷。在有限元模型中對其進行數值模擬時，需要編寫程序，對光滑軌面（圖1）網格節點進行修改，然后按照以下公式進行施加。其中，缺陷在縱向為余弦形狀（圖2），在橫向為拋物線形狀（圖3），也可以忽略橫向幾何變化，僅考慮公式前半部分。
其中，dm為缺陷最大深度，y0為缺陷施加的起始位置，w為缺陷橫向寬度，x0為缺陷橫向中心位置。通過指定上述參數，便可編寫matlab程序進行尋找需要添加缺陷的位置，施加缺陷幾何。
部分MATLAB程序如下：
rail_node=importdata('rail.txt');
[m,n]=size(rail_node);
y0=-100; %缺陷開始施加的縱坐標
CH=210; %施加缺陷的長度
L=30; %缺陷波長
dm=0.05; %缺陷波深
w=30; %缺陷橫截面寬度
x0=-742.488367; %缺陷橫截面中心位置
以施加波磨為例，施加前光滑的軌面如圖1所示，施加波磨后的軌面如圖4所示。
圖1
圖2
圖3
圖4
展開 基于ADAMS的車輛減速器制動性能分析
使用ADAMS/Rail模塊建立簡化后的轉K6型轉向架模型：軸距為1830mm，車輪直徑為φ840mm，自重4.8t。簡化后的轉向架模型見圖3。
圖3 轉向架模型
注：側架①，輪對②，心盤③，搖枕④，軸箱⑤。
2.3 減速器區段鋼軌模型
減速器區段的浮動基本軌是減速器的重要組成部分。浮動基本軌通常采用50kg/m或60kg/m的鋼軌，兩端與線路上的固定鋼軌通過魚尾板連接，并通過減速器的專用鋼軌固定座進行固定，使其僅能垂直方向上下浮動[8,9]。當車輛駛入處于制動狀態的減速器時，車輪的厚度尺寸要大于減速器的開口尺寸，車輪將減速器的開口撐開，鋼軌承座帶動浮動基本軌一起抬升，鋼軌產生彈性變形，彈性變形力直接作用在鋼軌承座上，成為減速器制動力的一部分。因此，若將減速器區段的鋼軌當成剛體處理，將導致計算結果不準確，所以鋼軌應建立柔性體模型。
ADAMS中建立柔性體分為離散式和模態式2種方法[10]。離散式柔性是將剛體構件離散為多個實體塊，各實體之間通過柔性梁連接，只適用于簡單結構；模態式柔性體是由外部有限元軟件生成模態中性文件，再通過接口將其導入[11]。使用有限元軟件可以建立較為復雜的柔性體模型，且對模型的網格劃分可控，因此本文選用模態式方法建立柔性體鋼軌模型。
浮動基本軌變形帶來的附加制動力大小主要由基本軌的變形決定，當減速器的杠桿比一定時，車輪越厚，開口尺寸越小，則基本軌的浮起量越大，變形帶來的附加制動力也就越大。
根據浮動基本軌在工作中的實際狀態，對基本軌的兩端施加限制六個自由度的約束來模擬彈性扣件的固定效果。
建模過程為：①在有限元軟件中導入鋼軌模型并進行網格劃分；②定義材料屬性；③定義外部節點，即柔性體與剛體的連接位置；④設置單位；⑤創建鋼軌.mnf文件并將其導入ADAMS。浮動基本軌模態振型見圖4。
展開 基于Abaqus/Ansys全平臺的Simpack車輛-柔性軌道聯合仿真分析（含視頻教程）
涵蓋的詳細知識點如下所示：
Ansys中彈性體文件的建立過程
APDL
子結構縮減命令流講解
GUI
Subsystem操作（待更）
Workbench
Spaceclaim鋼軌建模
Workbench Mechanical子結構縮減
Simpack柔性軌實現
彈性體.fbi文件的生成（Ansys-Simpack接口）
彈性軌道.ftr文件編寫
Simpack中簡易車輛建立的詳細過程
Simpack輪對建模
Simpack構架建模
Simpack整車模型
Simpack中剛彈耦合模型的搭接
剛性車輛與彈性軌道的耦合
彈性軌道ftr文件設置軌道基礎連接
Simpack批量力元設置軌道基礎連接
Simpack鋼軌不平順激勵文件生成
Simpack內部生成不平順（PSD法）
Simpack外部導入已有不平順文件
Simpack外部激勵文件.TRE的編寫規則
Simpack車輛軌道耦合動力學模型計算后處理
Simpack柔性體變形動畫
Simpack輪軌力提取
Simpack脫軌系數提取
Simpack輪重減載率提取
Simpack車體振動加速度提取
Simpack車輛平穩性Sperling指標提取
基于APDL命令流建立鋼軌模型如下圖所示：
該模型為21m60軌，枕間距為0.6m，材料為鋼材，密度7850，楊氏模量2.1e11，泊松比0.3（均采用kg，m，Pa國際單位）。
展開 基于ANSYS APDL/GUI/Workbench全平臺的Simpack車輛-柔性軌道聯合仿真
車輛平穩性Sperling指標提取
基于APDL命令流建立鋼軌模型如圖2所示：
圖2
該模型為21m60軌，枕間距為0.6m，材料為鋼材，密度7850，楊氏模量2.1e11，泊松比0.3（均采用kg，m，Pa國際單位）。
ABAQUS 鋼軌非線性接觸分析案例 ￥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、掌握鋼軌部件的三維模型繪制
2、理解接觸分析的非線性靜力學分析步的建立
3、學習非線性接觸分析的相互關系的設置
4、了解靜力學網格的劃分
5、學習載荷的施加
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
案例介紹了使用ABAQUS進行鋼軌非線性接觸分析。
本案例提供了分析相關的分析文件。
地鐵軌道動力特性仿真分析
2.2 軌道模型
本次模擬的軌道模型主要包括鋼軌，扣件，軌枕，墊層，鋼軌，路基，材料參數如下表所示。
梯形軌枕
鋼軌
質量
60
密度
7830
彈性模量
2.10E+11
泊松比
0.3
扣件
垂向剛度
45
垂向阻尼
10
扣件間距
0.625
軌枕
長
5.9
寬
0.58
高
0.185
密度
2500
彈性模量
3.60E+10
泊松比
0.176
墊層
中間剛度
25
中間阻尼
10
中間間距
1.2
兩端剛度
12.5
兩端阻尼
10
兩端間距
1.15
鋼管
長度
1.85
截面
0.125*0.075
密度
7830
彈性模量
2.10E+11
泊松比
0.3
路基
密度
7400
彈性模量
2.06E+11
泊松比
0.22
軌道模型
軌道局部模型
在hypermesh中建立軌道有限元模型，其中地下地基采用彈簧單元建立，底座板采用殼單元，采用彈簧單元模擬CA砂漿，CA砂漿上面的軌道板采用殼單元，軌枕之間用黃顏色的梁單元來模擬鏈接鋼管，支撐鋼軌的扣件采用彈簧單元，最上面的鋼軌采用梁單元。
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