[发明专利]基于有限元模拟的车轮轨道接触循环加卸载仿真分析方法

摘要

一种基于有限元模拟的车轮轨道接触循环加卸载仿真分析方法，主要步骤如下：(a)利用有限元软件ABAQUS，建立单轴拉压轴对称模型；(b)进行单轴拉压循环试验模拟，并根据室内试验结果和Chaboche模型，对材料非线性硬化参数进行校正；(c)建立车轮‑轨道接触模型，对材料参数和接触参数进行设置；(d)将单次循环分解为加载阶段、平稳滚动阶段和卸载阶段等3个阶段，并分别设置加载条件、约束条件、接触条件和边界条件；(e)利用restart机制，导入上一次计算结果，在此基础上对轮轨接触加‑卸载模拟，并保存卸载阶段结果，以作为下一次循环的初始条件。本发明基于非线性有限元模拟方法和接触力学理论，可对轮轨疲劳、损伤等循环加、卸载行为进行仿真分析。

主权项

1.一种基于有限元模拟的车轮‑轨道接触循环加‑卸载仿真分析方法，特征在于包括以下步骤：(1)利用有限元软件ABAQUS，建立单轴拉压轴对称模型；(2)进行单轴拉压循环试验模拟，基于唯象理论和Chaboche拟合模型，利用相同条件下的室内试验结果，即应力‑应变曲线校正材料的屈服强度、硬化参数等力学参数，对材料的屈服强度以及硬化参数进行校正；(3)建立车轮‑轨道接触模型，对材料参数和接触参数进行设置：根据实际需要选取车轮模型和轨道模型，并设置车轮参考点及其耦合刚性面，以模拟车轴刚性体；(4)单次循环：将单次循环分解为加载阶段、平稳滚动阶段和卸载阶段3个阶段，并分别设置加载条件、约束条件、接触条件和边界条件；在加载阶段，需休眠无关部件和约束关系及接触关系，仅保留本次循环所必须的车轮、轨道部件和接触关系；在平稳滚动阶段，设置所关心的监测部位和变量，以做分析所用；在卸载阶段，需保利计算结果，以做下一轮分析所用；(5)多次循环：利用restart机制，导入上一次计算结果，在此基础上对轮轨接触加‑卸载模拟，并保存卸载阶段结果，以作为下一次循环的初始条件；在加载阶段Model‑Edit Attributes选项中设置restart数据，在卸载阶段Output‑Restart requests选项中保留计算结果。