[发明专利]轨道车辆车体底架前端吸能结构快速设计优化方法

说明书

一种轨道车辆车体底架前端吸能结构快速设计优化方法，通过建立台车有限元模型、车体底架前端吸能结构有限元模型，将车体底架前端吸能结构有限元模型与台车有限元模型连接，作为分析计算模型；定义分析计算模型的单元类型、属性及材料性能；建立刚性墙及测力传感器有限元模型、轨道有限元模型，在台车有限元模型上布置加速度传感器；定义接触关系、重力加速度及初始碰撞速度；定义输出信息，输出计算文件提交LS‑DYNA平台计算；依据计算结果进行分析判断，符合要求则分析结束，反之则修改结构参数重新计算。本发明快速实现车体底架前端吸能结构的分析优化、结构修改，4小时内完成模型结构修改，1小时完成1次计算，为轨道车辆车体底架前端吸能结构耐撞性设计提供了理论与试验技术支撑。

技术领域

本发明涉及轨道车辆碰撞被动安全分析与试验领域，具体为一种轨道车辆车体底架前端吸能结构快速分析设计优化方法。

技术背景

随着列车速度和运转效率的提高，列车的碰撞被动安全性越来越受到人们的重视，碰撞被动安全设计已经成为列车设计的一个重要环节。列车碰撞事故的发生不但威胁旅客的生命安全，还会造成巨大的经济损失和社会影响。因此，如何提高列车的被动安全，保护乘客的生命安全和财产安全，减少经济损失是值得进行深入研究的。

轨道车辆耐撞性的优劣关键在于底架吸能结构的设计，国内常采用单车车辆撞击刚性墙仿真分析来进行底架吸能结构的研究及设计。对于一个全新的产品，在方案设计阶段，通常需要进行上百次的分析计算来进行底架吸能结构的研发，由于计算机硬件条件的限制，采用完整的单车车辆有限元模型来分析，分析计算每次需要十几个小时(采用60核HPC计算平台)，整个设计周期太长，设计成本太高，无法满足快速发展的市场节奏。

发明内容

本发明的目的是提出一种轨道车辆车体底架前端吸能结构快速设计优化方法，快速实现车体底架前端吸能结构的分析优化、结构修改，最终确定结构方案，减少设计周期。

为实现上述发明目的，本发明提供一种轨道车辆车体底架前端吸能结构快速设计优化方法，其特征在于：包括下列步骤：

(101)建立台车有限元模型，并对台车模型配重，保证台车的总重与实际车体的客室部分重量相同；

(102)建立车体底架前端吸能结构有限元模型，保证有限元模型和车体底架前端吸能结构几何模型完全一致；

(103)将车体底架前端吸能结构有限元模型与台车有限元模型连接，整个有限元模型作为碰撞吸能快速分析优化的分析计算模型；

(104)定义分析计算模型的单元类型、属性及材料性能；

(105)建立刚性墙及测力传感器有限元模型，并布置在车体底架前端吸能结构有限元模型前端，在台车有限元模型上布置加速度传感器；

(106)建立轨道有限元模型，轨道有限元模型材料定义为刚体材料；

(107)定义接触关系，包括分析计算模型内部接触及轮轨间接触；

(108)定义重力加速度及分析计算模型初始碰撞速度；

(109)定义输出信息，包括计算碰撞终止时间，计算时间步长、打开各项输出信息开关，定义分析计算模型各断面力-时间曲线、力-行程曲线，通过控制卡片定义各项能量输出；

(110)输出计算文件提交LS-DYNA平台计算；