[发明专利]基于绝对节点坐标法的刚性接触网中间接头导高计算方法

权利要求书

1.一种基于绝对节点坐标法的刚性接触网中间接头导高计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据刚性接触网设计参数，采用绝对节点坐标梁单元与弹簧单元建立刚性接触网不含中间接头的有限元模型；

步骤2：根据中间接头沿线布置位置，计算中间接头导致的额外重力载荷向量；

步骤3：采用牛顿迭代法，求解刚性接触网静平衡方程，获得精确的刚性接触网导高曲线；

步骤4：提取中间接头处导高。

2.根据权利要求1所述的一种基于绝对节点坐标法的刚性接触网中间接头导高计算方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

S21：根据中间接头沿线布置位置，判断中间接头在模型中所处的单元；

S22：逐个计算中间接头引起的额外重力载荷，计算方法为

其中，P_s为单个中间接头引起的重力载荷向量，m_s为单个中间接头的质量，g为重力加速度，为中间接头在ANCF单元上所处位置处的形函数的转置；

S23：根据中间接头在模型中所处的单元位置，逐个将中间接头引起的额外重力载荷组装到不含中间接头情况下的重力载荷向量P₀中，得到刚性接触网完整的载荷向量P。

3.根据权利要求2所述的一种基于绝对节点坐标法的刚性接触网中间接头导高计算方法，其特征在于，所述步骤3具体为：

S31：组建包含中间接头的刚性接触网系统静平衡增量方程，如下

K_T，iΔe_i＝P-Q_i (2)

其中Δe为系统坐标增量，Q为系统弹性内力向量，i为牛顿迭代步数索引；

S32：根据刚性接触网悬挂结构受到的约束，删去K_T中与受约束自由度对应的行和列，删去P和Q中与受约束自由度对应的行；

S33：根据式(2)计算Δe_i，判断是否满足收敛条件max(Δe_i)≤c，c为收敛容限，若满足收敛条件，则输出e_i，完成求解并退出；否则，转到步骤S34；

S34：计算e_i+1＝e_i+Δe_i，并更新牛顿迭代索引i，根据更新后的系统坐标，更新刚性接触网系统切线刚度矩阵K_T，i和系统弹性内力Q_i，并返回步骤S32；

S35：提取计算结果中各节点的垂向坐标即可得到考虑中间接头的刚性接触网导高曲线。

4.根据权利要求3所述的一种基于绝对节点坐标法的刚性接触网中间接头导高计算方法，其特征在于，所述步骤4具体为：

S41：根据中间接头所处沿线位置，判断其所处单元；

S42：逐个计算中间接头处刚性接触网导高，计算公式为

H＝S_s·e_s (3)

其中，S_s为中间接头在所处ANCF单元上位置处的形函数，e_s为中间接头所处ANCF单元的坐标向量。