輪軌滾動
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-08-27
輪軌滾動的視頻教程
ABAQUS輪軌真正滾動接觸分析
課程章節(jié)如下 1）如何得到準(zhǔn)確的車輪LMA踏面和鋼軌R60型面，并加以組裝 2）設(shè)置輪軌滾動接觸模型，本節(jié)能教會大家建立輪軌關(guān)鍵技術(shù)，使得其能真正滾動而不是滑動。 3）Abaqus中對鋼軌和車輪如何施加不平順，網(wǎng)格的尺寸的大小的探索和對計算機的計算要求。 4）將Simpack Um軟件得到的輪軌力和接觸斑 接觸應(yīng)力等響應(yīng)與 abaqus計算對比。
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輪軌滾動接觸應(yīng)力仿真分析全流程 ABAQUS、ANSYS、Hypermesh、SolidWorks聯(lián)合仿真
本課程為ABAQUS、ANSYS、Hypermesh、SolidWorks聯(lián)合仿真教學(xué)視頻，詳細(xì)講解了軌道車輛車輪和鋼軌的滾動接觸應(yīng)力仿真分析的全過程，輪軌接觸非線性。包含在SolidWorks建立車輪和鋼軌模型，車輪是中國標(biāo)準(zhǔn)動車組車輪，鋼軌是60kg/m標(biāo)準(zhǔn)鋼軌。輪軌相對位置的計算確定。 詳細(xì)講解了在Hypermesh軟件中進行車輪、鋼軌和車軸網(wǎng)格的劃分。
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ABAQUS車輪滾動接觸附加軌道不平順動力學(xué)模型
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(xì)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 community→abaqusAz 附件內(nèi)容為：CAE模型及不平順編輯器
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輪軌滾動的實例教程
<p class="ql-align-justify"> <span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>目前，輪軌瞬態(tài)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(jīng)詳細(xì)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(tài)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(xué)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(gòu)、CAE界面操作等方面具有顯著的優(yōu)勢，但是當(dāng)下基于ABAQUS軟件建立的輪軌瞬態(tài)滾動接觸模型仍存在很多問題，比如：<strong>輪軌力不穩(wěn)定、車輪網(wǎng)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(dāng)?shù)?lt;/strong>，使得該模型推廣受阻。本文旨在從作者經(jīng)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(dāng)，還歡迎批評指正。</p><p><span style="color: rgb(25, 27, 31);"> </span>輪軌瞬態(tài)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(tài)滾動時對系統(tǒng)激擾較大，輪軌接觸力穩(wěn)定困難。因此，采用<strong>隱式-顯式方法模擬瞬態(tài)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(tài)位移和應(yīng)力場結(jié)果，然后將其導(dǎo)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(guān)聯(lián)。
展開 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(xì)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
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設(shè)計改進指導(dǎo)：基于上述數(shù)據(jù)，工程師可確定“最優(yōu)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(yōu)化通道密封結(jié)構(gòu)；若輪軌滾動噪聲占比高，可改進輪軌材質(zhì)或打磨工藝，從而高效降低整體噪聲輻射
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全新《HBK聲學(xué)與振動產(chǎn)品簡明目錄》
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展開 工程師如何測量車輛噪音
軌道車輛產(chǎn)生的主要噪聲源包括設(shè)備、輪軌滾動、空氣動力學(xué)特性和轉(zhuǎn)向架。為了實現(xiàn)有效的聲學(xué)設(shè)計，需要評估和限制每個聲源。
VA One
軟件中的專業(yè)模塊可以幫助工程師設(shè)計對噪聲敏感的車輛
ESI
集團的振動聲學(xué)專家Robert Fiedler指出，由于車輪/導(dǎo)軌界面的不完善和粗糙度而產(chǎn)生的噪聲特別引起人們的關(guān)注。的確，工程師無法控制導(dǎo)軌，但他們可以通過減少振動的方式設(shè)計車輪、外殼和組件。但是，首先他們需要測量或表征聲音。
Fiedler
說：“您可以通過用聲學(xué)陣列或聲像儀進行測量來研究輻射噪聲，但是這很困難，因為您需要昂貴的測量設(shè)備，而且很難將設(shè)備和環(huán)境噪聲分開記錄。”
Fiedler
建議的另一種方法是使用靠近車輛底部的一組麥克風(fēng)記錄噪音。這更易于執(zhí)行，同樣能通過測量捕獲設(shè)備和環(huán)境的噪聲。
Fiedler
補充說：“第三種方法是通過仿真來表征來自輪/軌噪聲的輻射功率。”“我使用的方法是Remington方法。這包括一種分析方法，您可以將鋼軌和車輪分成具有慣性、質(zhì)量和彈性體的正方形網(wǎng)格。或者，您可以使用FEM/BEM（有限元/邊界元）方法。”
換句話說，為了快速、準(zhǔn)確且能負(fù)擔(dān)得起的方式表征組件噪聲，工程師可以采用噪聲、振動和聲振粗糙度（NVH）模擬的計算機輔助工程（CAE）軟件。
Skoda
交通運輸項目的CAD設(shè)計專家Sergej Italjancev解釋說，當(dāng)他們第一次設(shè)計地鐵列車進行投標(biāo)時，他的團隊無法滿足和完成招標(biāo)要求的噪音標(biāo)準(zhǔn)。在應(yīng)用了VA One并進行了軟件設(shè)計變更后，他們贏得了訂單。目前，他們正在為八個列車單位各自提供六輛貨車。
展開 在有限元模擬中，重復(fù)移動載荷（Repeated moving pressure）是結(jié)構(gòu)受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現(xiàn)，實現(xiàn)建議與注意事項。
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(chǎn)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(jié)構(gòu)響應(yīng)的動態(tài)變化。在應(yīng)力應(yīng)變分析、疲勞壽命評估等方面，考慮載荷的移動性尤為關(guān)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(jù)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(yīng)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(wǎng)站去快速計算，比如：https://www.tribology-abc.com/sub10.htm以及https://www.pecms.cn/hz/hzb2p。
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輪軌滾動的最新內(nèi)容
如何精確定位和量化高鐵外部噪聲？6個月前
設(shè)計改進指導(dǎo)：基于上述數(shù)據(jù)，工程師可確定“最優(yōu)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(yōu)化通道密封結(jié)構(gòu)；若輪軌滾動噪聲占比高，可改進輪軌材質(zhì)或打磨工藝，從而高效降低整體噪聲輻射
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超過 100 次循環(huán)后，載荷靜止
END IF
* 判斷橢圓接觸斑內(nèi)
para = (x - centerx)**2 / A**2 + y**2 / B**2
3.2 切向移動載荷實現(xiàn)UTRACLOAD
UTRACLOAD子程序用于定義接觸面上的切向載荷（traction load），尤其適合模擬輪軌滾動、摩擦拖曳、履帶驅(qū)動等問題。
利用該模型已經(jīng)詳細(xì)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(tài)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(xué)行為、磨耗和疲勞損傷問題。
目前主要從事輪軌關(guān)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(shè)計。
工程師如何測量車輛噪音
軌道車輛產(chǎn)生的主要噪聲源包括設(shè)備、輪軌滾動、空氣動力學(xué)特性和轉(zhuǎn)向架。為了實現(xiàn)有效的聲學(xué)設(shè)計，需要評估和限制每個聲源。
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(xì)節(jié)圖
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重慶交通大學(xué)副教授薛富春博士作了題為《輪軌三維滾動接觸初步研究》的發(fā)言，從車輛軌道模型的簡化研究現(xiàn)況出發(fā)，介紹了精細(xì)化輪軌分析的建模研究。
列車高速運行時受到的空氣阻力
列車正常運行時，行駛阻力一般包括輪軌滾動阻力、空氣阻力、坡道阻力和加速時的慣性阻力，在低速運行時，輪軌阻力占主要部分，但隨著列車運行速度提高，空氣阻力將增加，當(dāng)列車速度超過200公里/小時后，其將成為列車運行阻力的主要部分。
日常生活中，我們都有這種經(jīng)歷：在微風(fēng)中逆風(fēng)行走，我們幾乎不會意識到風(fēng)的阻力存在。
