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六軸寬軌12自由度車輛--地面不平順耦合模型 條件:剛性路面 車輛特點:12自由度 車橋耦合動力學數(shù)值模擬分析

地面:剛性，粗糙(不平順) 車輛:12自由度，六軸寬軌 出售: 500RMB

對于不同類型的軌道，其剛度和阻尼特性是不一樣的，因此在仿真計算中必須考慮軌道系統(tǒng)的非線性特性。對于軌道結構的幾何不平順，包括軌道高低、水平、軌向和軌距不平順，以及這些不平順疊加所引起的各種波型。在建模時必須考慮這些不平順對車輛-軌道-橋梁耦合系統(tǒng)動力學性能的影響。在不同類型的不平順中，對于高速列車來說，波高最為明顯。

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(nèi)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(guī)則Simpack車輛軌道耦合動力學模型計算后處理Simpack

（1）對于整體分析，如整架飛機的整體受力分析，由于計算規(guī)模非常大，不考慮局部的連接方式，采用共節(jié)點自由度協(xié)調(diào)進行連接； （2）對于分段分析，如前機身的分析，如果焊點或鉚接之間的間距較大，就需要考慮連接方式對結構受力的影響，需要采用焊縫模擬； （3）局部零件分析，此時需要把焊接和鉚接的連接方式，在模型中完整的體現(xiàn)出來。

其次調(diào)整焊縫金屬的合金成分，如焊接鉻鎳不銹鋼時，適當提高焊縫金屬的含鉻量，可顯著提高焊縫金屬的抗熱裂紋性能。另外，我們可以在SPAR項目框架內(nèi)開展工作（MRI）。我們需要開發(fā)響應焊接作業(yè)（維修和制造）具體需求的數(shù)字模型，以預測該過程的機械和冶金的影響。我們的最終目標是改善和優(yōu)化維修隊的工程實踐。

圖7 4種模型計算結果數(shù)值對比圖8所示為一起升組件槽鋼底座局部視圖，分析模型采用實體網(wǎng)格劃分，一階四面體網(wǎng)格為常應變單元，插值精度低，選取二階四面體TETRA10作為計算網(wǎng)格。承受彎扭組合的構件，其焊縫分擔的載荷不可忽略，故同時劃分焊縫網(wǎng)格。現(xiàn)方案底座焊縫焊趾拉應力較大，危險工況下承載能力偏弱，存在沖擊時易發(fā)生塑性變形的累積，有斷裂萌芽的趨勢。對其不同改進方案等參計算。

各參數(shù)的詳細取值及計算公式可查閱文末參考文獻《鋼結構原理與設計》，這里不在贅述。

實際中使用的焊縫可以是非常復雜的，例如下圖中的排氣系統(tǒng)模型：使用SimLab的Weld功能得到的實體焊縫模型如下：文章來源：Altair官方技術博客

支撐臂是典型的長桿結構，其三維模型如圖1所示。其特點為：結構不規(guī)則，焊縫型式多樣，板厚較薄（δ=6～8 mm）、結構易變形。圖1 支撐臂結構圖 1.套管Ⅰ2.臂體3.套管Ⅱ1.1 焊接方法及材料套管Ⅰ、Ⅱ的材料為35鋼，臂體的材料為Q355D。確定使用的焊絲型號為ER50-6。焊接方法為混合氣體保護焊，保護氣體為80%Ar+20%CO2。

Weld：控制殼體間隙生成基于網(wǎng)格層級的焊縫模型和焊縫網(wǎng)格，焊縫和原模型網(wǎng)格自動共節(jié)點。2022版本中可以通過表格的形式，批量處理焊縫。 RepairTopology：通過修補拓樸的方法，去除模型小特征，改善網(wǎng)格。如圖所示，目前支持的方法有：合并面、抑制不需要的邊、修補窄面、修補短邊、修補尖角、合并縫隙、去除小孔。

圖1 焊槍結構示意圖 2 模型建立與模擬結果分析2.1 幾何模型和假設條件同軸送粉TIG熔覆的焊槍幾何模型如圖2所示。包括鎢極、氬氣和316L不銹鋼母材。

因為Simufact Welding能夠進行網(wǎng)格不連續(xù)的模擬分析，但在接觸區(qū)域，若網(wǎng)格發(fā)生雙重交叉穿透，也會影響模擬精度和收斂性，左側為良好的網(wǎng)格接觸情況，右側為差的網(wǎng)格接觸狀態(tài)。接觸區(qū)域網(wǎng)格示例5、避免模型間的干涉穿透。在實際的CAD模型中，容易出現(xiàn)模型間的穿透和交叉，再此情況下，我們需要進對CAD模型進行優(yōu)化調(diào)整；干涉模型

但是生成的流道形狀是通過材料指示器值來標記網(wǎng)格形成的，這就意味著初始的流道邊界是臺階狀（與網(wǎng)格解析度相關）的，需要對流道模型進行平順化。STAR-CCM+的前處理模塊可以進行表面修復、平順化處理，然后生成平順的幾何模型以進行更精細的仿真。也可以將幾何輸出，然后導入到專業(yè)的CAD（如NX）軟件進行結構設計。

圖4 Abaqus 模型（左） SimSolid 模型（右）這里需要說明剛才定義焊縫參數(shù)的差異，有限元模擬焊縫的 shell 單元厚度為實際焊縫的平均有效厚度，SimSolid 定義的焊縫參數(shù)為焊角尺寸。

6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設置為某一溫度（比如熔點）。

圖4 Abaqus 模型（左） SimSolid 模型（右）這里需要說明剛才定義焊縫參數(shù)的差異，有限元模擬焊縫的 shell 單元厚度為實際焊縫的平均有效厚度，SimSolid 定義的焊縫參數(shù)為焊角尺寸。