列車碰撞仿真
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-25
列車碰撞仿真的視頻教程
ABAQUS“列車-軌道-橋梁”耦合動力學仿真
1、學員可以掌握abaqus在《列車-線路-橋梁》動力學仿真分析的工作流程、注意事項及必備技能：abaqus軟件基本操作和方法； 2、了解國內列車運行安全性和平穩(wěn)性規(guī)范 3、解決學員在abaqus軟件應用過程中遇到的難點和痛點； 4、解決學員在《列車-線路-橋梁》仿真分析建模過程中所遇到的難點問題和痛點，能夠具備獨立建立整車模型的能力； 5、掌握結果后處理的方法，能夠正確解讀仿真結果，提出合理的結構改進建議
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碰撞仿真零基礎入門（pamcrash）
Pam-Crash是ESI集團用于碰撞模擬和乘員安全系統(tǒng)設計的軟件包，主要應用于汽車行業(yè)。該軟件使汽車工程師能夠模擬出車輛設計的性能狀態(tài)，并評估多種碰撞工況下對乘員的潛在傷害。
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列車碰撞仿真的實例教程
根據曲線軌道外側超高公式：
(2)
其中h為外軌超高(mm)，v為過曲線時列車在線路上的平均速度(km/h)，R為該線路的曲線半徑(m)，經過計算得到外軌超高h為168mm，超過了《鐵路線路設計規(guī)范》中規(guī)定的外軌超高不能超過150mm，故在建模中，取外軌超高為150mm。
因此，本文最終設置頭車以200km/h，2.5°沖角的初始狀態(tài)，在外軌超高150mm的CRTSⅢ無砟板式軌道（本文用殼單元地板代替）撞向防護墻。列車和軌道接觸類型為自動面面接觸，其中靜摩擦系數為0.3，動摩擦系數為0.05。列車和防護墻的接觸類型為侵徹面面接觸（Eroding Surface to Surface），其中靜摩擦系數為0.3，動摩擦系數為0.15。建立的列車-防護墻碰撞模型如圖2所示。
圖2 列車-防護墻碰撞有限元模型
列車與混凝土防護墻發(fā)生碰撞的碰撞應力云圖如圖3所示（單位為GPa），其中X方向為列車的行駛方向，X方向的力為防護墻對列車向后的阻力，Y方向的力為垂直于防護墻的橫向力，Z方向的力為防護墻對列車向上的作用力。列車與防護墻接觸碰撞，接觸部位碰撞力較集中，隨著列車繼續(xù)沿著防護墻擦撞前進，碰撞力傳遞到整個列車。整個碰撞過程碰撞力迅速增加，在35ms左右達到最大值489kN，隨著列車繼續(xù)行駛，車身吸收一部分能量，列車的運行軌跡和狀態(tài)發(fā)生變化，列車與截面混凝土防護墻發(fā)生碰撞的碰撞力時程曲線如圖4所示。
圖3 列車與防護墻碰撞應力云圖
圖4 列車與混凝土防護墻碰撞力時程曲線
列車耐撞性已經成為列車安全的一個關鍵指標，通過LS-DYNA有限元分析，可為列車被動安全性設計提供有力的支持。
展開 M=Σmi*g*f*li (1)
考慮到牽引車及集裝箱車都與護欄發(fā)生碰撞，整車模型網格尺寸較均勻，單元尺寸取100到200mm。分析模型如圖2所示，包括 13854個單元和11016個結點。
圖2 車輛碰撞模擬分析模型
2. 分析工具
PAM-CRASH是由法國ESI-GROUP公司開發(fā)的用于數值模擬的專業(yè)仿真軟件。主要用于汽車安全性仿真（Automotive Application）、道路防護裝置安全性設計（Roadside Safety Feature Design）等。通過邊界條件等的定義，可以其分析汽車及其碰撞對象撞后的結構變形等情況。對于汽車與護欄碰撞的中低速撞擊問題，PAM-CRASH是一個相當不錯的軟件。
低速撞擊問題的碰撞結構僅局部發(fā)生變形、凹陷與穿入，材料反應時間以0.001s為單位即比較合適。經試算，各工況總計算時間在1.3s~1.7s之間。
3．各工況碰撞模擬結果分析
在不同的車輛質量、初始碰撞位置以及集裝箱掛車可能碰到的上護欄的直徑下，可以全面地對比分析集裝箱列車對護欄的碰撞過程。列車初始速度為60km/h，列車與護欄的初始碰撞角為15deg；其它分析工況參數見表2。
表2：分析工況表
3.1車輛碰撞過程模擬分析
圖3為工況一車輛撞擊護欄過程模擬分析圖。可見，車輛和護欄在整個碰撞過程中出現兩次撞擊：在0.6s以前，牽引車頭碰撞護欄；在1.0s－1.2s之間，集裝箱車擺尾后撞擊護欄；之后車輛導出。
圖3 工況一車輛撞擊護欄過程
通過對以上五個工況的碰撞過程進行對比分可知：車輛運行狀態(tài)受護欄欄桿尺寸影響較大，受車輛噸位和初試碰撞位置的影響則較小。圖4為工況三車輛撞擊護欄過程。
展開 wx_fmt=jpeg" width="1150"></p><ul><li><strong>全球經驗</strong>：服務16,000+客戶，覆蓋阿爾斯通、中國中車等頂尖軌交企業(yè)</li><li><strong>技術全棧</strong>：從結構強度到電磁兼容，覆蓋列車全生命周期仿真需求</li><li><strong>AI賦能</strong>：物理AI（PhysicsAI）將仿真效率提升1000倍，預測精度超99.7%</li></ul><h3><strong>二、破解軌交行業(yè)五大挑戰(zhàn)</strong></h3><ol><li><strong>復雜系統(tǒng)集成</strong>：機械、電氣、軟件多學科協(xié)同仿真</li><li><strong>嚴苛安全合規(guī)</strong>：滿足EN 61373、IEC等全球振動沖擊標準</li><li><strong>全生命周期管理</strong>：數字孿生實現故障實時預警與預測性維護</li><li><strong>定制化需求</strong>：生成式設計10分鐘輸出輕量化方案</li><li><strong>能效升級</strong>：電機-電池-傳動系統(tǒng)多物理場聯合優(yōu)化</li></ol><h3><strong>三、Altair 核心技術亮點有哪些？
展開 接觸網受重力后整體下垂，得到接觸網正常運行時的初始狀態(tài)，其狀態(tài)和位移情況如下圖所示：
圖4 接觸網受重力作用和預緊力后初始狀態(tài)
列車運行狀態(tài)下，受電弓以恒定275km/h的時速行駛。與接觸線發(fā)生接觸，受電弓頂部節(jié)點設置為從接觸單元組，接觸線整體設置為主接觸單元組。
圖5 接觸單元組設置
05 求解和結果分析
針對受電弓和接觸線之間的接觸和受電弓本身的運動情況，我們使用通用結構仿真軟件的非線性動力學求解器進行求解。計算受電弓完全通過這段接觸網的過程中兩者之間的接觸和運動情況。我們輸出了受電弓頂部節(jié)點上的所受接觸力情況，繪制了接觸力隨時間變化的時程曲線。
圖6 時速為275km/h時受電弓上接觸力的時程曲線
可以看出當受電弓經過接觸線上定位器和承力索上懸掛點所在位置時，接觸力會出現一定程度的波動情況。并且當受電弓經過每根吊弦的過程中，接觸力也會出現微小變化的情況。并且在列車啟停過程中，接觸力也會出現波動比較大的情況。
06 總結
本案例使用通用結構仿真軟件中的CABLE單元和彈簧-阻尼-質量單元對高鐵列車的弓網系統(tǒng)進行了動力學仿真。得到了受電弓所受接觸力隨時間變化的時程曲線。證明了通用結構仿真軟件在非線性力學行為和非線性動力學求解方面的強大能力。
格物云CAE
一款國產可控云端仿真平臺，結構、流體、水動力仿真軟件場景化模塊化，支持多格式網格導入(.med、.inp、.cdb、.cgns等)和高性能并行計算，降低CAE使用門檻，拓展CAE應用范圍，加速工業(yè)企業(yè)研發(fā)制造數字化轉型。平臺支持云端CAE仿真生成工業(yè)APP，構建完全交互式仿真社區(qū)，快速實現行業(yè)通用經驗軟件化。
一鍵登錄，開啟仿真！
展開 在不同類型的不平順中，對于高速列車來說，波高最為明顯。
橋梁模型與車輛模型的連接
在車輛-橋梁的仿真模型中，橋梁模型是由梁單元來模擬的，而車輛模型是由車體單元來模擬的。橋梁模型和車輛模型之間的連接，涉及到梁單元和車體單元的耦合關系，因此，這個問題非常重要。
如果不考慮梁單元和車體單元之間的耦合關系，車輛和橋梁之間的相互作用將得不到正確的體現。例如，在一個仿真中，為了模擬車-軌-橋之間的耦合作用，需要將橋梁模型和車輛模型連接起來。此時，就需要在橋梁模型中考慮梁單元和車體單元之間的耦合關系。
為了解決上述問題，可以采用虛擬樣機技術。虛擬樣機技術是一種先進的工程軟件開發(fā)技術。虛擬樣機是一種綜合了計算機仿真、實體建模和工程分析三個方面技術的計算機系統(tǒng)。虛擬樣機軟件開發(fā)有三種基本方法：結構分析、運動仿真和虛擬樣機技術。在實際工程應用中，可以將三種方法結合起來，以達到較好的仿真效果。
不同物理場之間的耦合作用
不同物理場之間的耦合作用主要是指不同物理場之間的相互作用。例如，高速列車在通過橋梁時，橋梁和軌道會產生相互作用，所以在仿真分析中必須考慮這一耦合作用。
目前，大部分研究主要集中在高速列車通過橋梁的動力學性能和結構性能上，并不考慮車輛-橋梁-軌道系統(tǒng)的耦合作用。實際上，車輛-軌道-橋梁系統(tǒng)在空間上是相互影響的，因此必須將其考慮為一個整體系統(tǒng)進行仿真。
此外，由于高速列車和橋梁都是三維結構，所以在分析中必須考慮到不同物理場之間的耦合作用。因此，我們需要將高速列車-橋梁-軌道-軌道作為一個系統(tǒng)來分析其整體性能和結構性能。這也是高速列車橋梁軌道聯合仿真的難點。
輪軌系統(tǒng)的耦合作用
輪軌系統(tǒng)的耦合作用是指高速列車在軌道上運行時，輪軌系統(tǒng)會產生相互作用。
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列車碰撞仿真的最新內容
發(fā)布日期：2026年3月26日
場景：某主機廠仿真工程師需要完成一款新車型前車門的側面碰撞結構強度仿真，評估車門內板、防撞梁在側碰工況下的應力分布與變形量，為結構優(yōu)化提供數據支撐。
工具鏈：CAxWorks.PreSys 2026R1（前處理 + 后處理） + Ansys Mechanical（求解器）
操作工程師：李工，CAE仿真工程師
可以指導交流互相學習
<p> 作為全球電動汽車領域的標桿品牌，特斯拉Model Y在安全性能和質量可靠性上始終走在行業(yè)前列。根據 中國保險汽車安全指數（C-IASI） 的測評，Model Y在正面25%偏置碰撞、側面碰撞、車頂強度等測試中均獲得全優(yōu)評價，成為少數能在嚴苛測試中“全優(yōu)通關”的車型。美國公路安全保險協(xié)會（IIHS）同樣將Model Y評為“頂級安全推薦+”車型，印證了其全球統(tǒng)一的高標準。</p><p
本案例利用Fluent動網格對高速列車橫風影響下的動態(tài)氣動特性展開仿真。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續(xù)可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。
文本涉及到UDF、層鋪網格，網格劃分與流場設置十分繁瑣，可能有部分遺漏，大家可以留言詢問。
1 動網格技術說明
本案例利用Fluent 合成風法對高速列車橫風影響下的靜態(tài)氣動特性展開仿真，主要是對比了幾種不同邊界條件的影響，確定更為合理的邊界條件，為后續(xù)的橫風計算提供參考。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續(xù)可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。
1 合成風法說明
當給定邊界條件時
<p>從高速列車的空氣動力學優(yōu)化，到轉向架的疲勞壽命預測，軌道交通行業(yè)正經歷一場由仿真與人工智能（AI）引領的技術革命。作為全球計算智能領導者，Altair 憑借多物理場仿真、生成式AI與數字孿生技術，助力中國軌交企業(yè)突破工程極限，加速智慧轉型。</p><h3 class="ql-align-justify"><img src="https://mmecoa.qpic.cn/mmecoa_png/x0yLiaf5fF6ybt2DctQy0yKYWDka3CL1pm46Iy2ictQYlteufFV93D51MXveptoibtibv1jpNMx4OupJtD8f0I1XAA
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設計及研究生課題研究，具有極高參考價值。涉及船舶結構的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結果處理等各個方面。設置方法程詳細，結果結果合理。
1. 概述
LS-DYNA 是ANSYS Workbench中一款顯式動力學分析的模塊，廣泛應用于碰撞、沖擊、爆炸等非線性瞬態(tài)問題。其核心優(yōu)勢在于處理大變形、材料失效和復雜接觸問題。以下將結合輪船
ANSYS Workbench防撞梁碰撞仿真指導手冊
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設計水平，具有極高參考價值，請合理使用文檔。涉及汽車防撞梁結構的幾何處理，模型建立，碰撞分析，結果處理等各個方面。設置方法程詳細，結果結果合理。相關復合材料鋪層均可使用該文檔方法設置完成。
附帶詳細講解視頻和案例模型
1. 概述
本手冊旨在指導用戶使用ANSYS Workbench
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