[發明專利]軌道車輛車體底架前端吸能結構快速設計優化方法

在審

• 申請號: 201810897355.3
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109002642A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 劉春艷;劉艷文;王璐
• 申請（專利權）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

一種軌道車輛車體底架前端吸能結構快速設計優化方法，通過建立臺車有限元模型、車體底架前端吸能結構有限元模型，將車體底架前端吸能結構有限元模型與臺車有限元模型連接，作為分析計算模型；定義分析計算模型的單元類型、屬性及材料性能；建立剛性墻及測力傳感器有限元模型、軌道有限元模型，在臺車有限元模型上布置加速度傳感器；定義接觸關系、重力加速度及初始碰撞速度；定義輸出信息，輸出計算文件提交LS?DYNA平臺計算；依據計算結果進行分析判斷，符合要求則分析結束，反之則修改結構參數重新計算。本發明快速實現車體底架前端吸能結構的分析優化、結構修改，4小時內完成模型結構修改，1小時完成1次計算，為軌道車輛車體底架前端吸能結構耐撞性設計提供了理論與試驗技術支撐。

技術領域

本發明涉及軌道車輛碰撞被動安全分析與試驗領域，具體為一種軌道車輛車體底架前端吸能結構快速分析設計優化方法。

技術背景

隨著列車速度和運轉效率的提高，列車的碰撞被動安全性越來越受到人們的重視，碰撞被動安全設計已經成為列車設計的一個重要環節。列車碰撞事故的發生不但威脅旅客的生命安全，還會造成巨大的經濟損失和社會影響。因此，如何提高列車的被動安全，保護乘客的生命安全和財產安全，減少經濟損失是值得進行深入研究的。

軌道車輛耐撞性的優劣關鍵在于底架吸能結構的設計，國內常采用單車車輛撞擊剛性墻仿真分析來進行底架吸能結構的研究及設計。對于一個全新的產品，在方案設計階段，通常需要進行上百次的分析計算來進行底架吸能結構的研發，由于計算機硬件條件的限制，采用完整的單車車輛有限元模型來分析，分析計算每次需要十幾個小時(采用60核HPC計算平臺)，整個設計周期太長，設計成本太高，無法滿足快速發展的市場節奏。

發明內容

本發明的目的是提出一種軌道車輛車體底架前端吸能結構快速設計優化方法，快速實現車體底架前端吸能結構的分析優化、結構修改，最終確定結構方案，減少設計周期。

為實現上述發明目的，本發明提供一種軌道車輛車體底架前端吸能結構快速設計優化方法，其特征在于：包括下列步驟：

(101)建立臺車有限元模型，并對臺車模型配重，保證臺車的總重與實際車體的客室部分重量相同；

(102)建立車體底架前端吸能結構有限元模型，保證有限元模型和車體底架前端吸能結構幾何模型完全一致；

(103)將車體底架前端吸能結構有限元模型與臺車有限元模型連接，整個有限元模型作為碰撞吸能快速分析優化的分析計算模型；

(104)定義分析計算模型的單元類型、屬性及材料性能；

(105)建立剛性墻及測力傳感器有限元模型，并布置在車體底架前端吸能結構有限元模型前端，在臺車有限元模型上布置加速度傳感器；

(106)建立軌道有限元模型，軌道有限元模型材料定義為剛體材料；

(107)定義接觸關系，包括分析計算模型內部接觸及輪軌間接觸；

(108)定義重力加速度及分析計算模型初始碰撞速度；

(109)定義輸出信息，包括計算碰撞終止時間，計算時間步長、打開各項輸出信息開關，定義分析計算模型各斷面力-時間曲線、力-行程曲線，通過控制卡片定義各項能量輸出；

(110)輸出計算文件提交LS-DYNA平臺計算；