[發明專利]一種軌道列車碰撞仿真簡化模型的構建方法

在審

• 申請號: 201910054131.0
• 申請日: 2019-01-21
• 公開（公告）號: CN109492346A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 姚曙光;朱慧芬;許平;彭勇;魯寨軍;姚松
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種軌道列車碰撞仿真簡化模型的構建方法，其特征在于：包括如下步驟：

S1：構建局部仿真模型，并基于剛度差異對所述局部仿真模型內目標中間車進行響應面劃分；

其中，所述局部仿真模型至少由包含頭車在內的3節車構成，選擇局部仿真模型中一個中間車作為目標中間車；

所述響應面為目標中間車外殼上開口的豎直側邊所在的截面，相鄰兩個響應面之間的結構為中間車的一個區間段；

S2：對所述局部仿真模型在預設碰撞速度下進行碰撞仿真實驗獲取到預設碰撞速度下所述目標中間車上每個響應面的響應位移和響應力；

其中，所述預設碰撞速度至少包含目標碰撞速度，所述目標碰撞速度下車輛彈性變形完全；

S3：基于目標碰撞速度下目標中間車上每個響應面的響應位移計算出每相鄰兩個響應面之間區間段的變形量，再基于每個區間段的變形量識別每個區間段為塑性變形區間段或為彈性變形區間段；

其中，相鄰兩個響應面之間區間段的變形量為所述相鄰兩個響應面的響應位移差值的絕對值；

所述塑性變形區間段或為彈性變形區間段識別過程為：將采集的每個區間段的最終變形量按從大到小的順序排列；再基于排列順序依次疊加不同區間段的最終變形量直至疊加的變形量之和大于或等于所有區間段的最終變形量總和的90％以上；其中，未參與變形量疊加計算的區間段為彈性變形區間段，已參與疊加計算的區間段為塑性變形區間段；

S4：基于響應位移和響應力計算每個彈性變形區間段的剛度；

彈性變形區間段的剛度等于彈性變形區間段的變形載荷除以變形量，所述變形載荷為彈性變形區間段對應的相鄰兩個響應面的響應力之差的絕對值；

S5：構建軌道列車碰撞仿真全模型，再基于步驟S4計算出的剛度對所述軌道列車碰撞仿真全模型上所有中間車的彈性變形區間段采用質量點和離散梁單元替代；

其中，在每個中間車上每個彈性變形區間段的響應面位置上設置質量點，所有質量點的豎直和徑向坐標分別與所有彈性變形區間段的整段車體結構重心的豎直、徑向坐標相等，相鄰質量點之間用離散梁單元連接，且相鄰兩個質量點之間離散梁單元的剛度等于相對應的相鄰兩個響應面之間的彈性變形區間段的剛度，質量點的質量等于各個質量點的響應面所在的彈性變形區間段內車體結構的1/2質量之和。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟S2中所述預設碰撞速度還包括與目標碰撞速度大小不同的碰撞速度時，步驟S4中每個彈性變形區間段的剛度的獲取過程如下：

首先，基于響應位移和響應力計算在各個不同預設碰撞速度下每個彈性變形區間段的剛度；再分別利用在不同預設碰撞速度下同一彈性變形區間段的剛度計算出所述各個彈性變形區間段的剛度或者分別利用在不同預設碰撞速度下同一類彈性變形區間段的剛度計算出所述各個彈性變形區間段的剛度；

其中，殼體開口類型相同的區間段為同一類區間段以及不包含任何殼體開口的區間段為同一類區間段。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于：每個彈性變形區間段的剛度等于同一彈性變形區間段或同一類彈性變形區間段在不同預設碰撞速度下的剛度均值。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：響應面劃分時外殼上的開口為門、窗。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述局部仿真模型和所述軌道列車碰撞仿真全模型均為有限元仿真模型。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述響應面包括目標中間車外殼上非第一個和最后一個開口的每個開口的兩個豎直側邊所在的截面以及第一個開口、最后一個開口上內側豎直側邊所在截面，所述內側豎直側邊為開口的兩個豎直側邊上遠離中間車兩端的側邊。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述目標碰撞速度大于或等于30km/h。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述軌道列車為地鐵列車。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述離散梁單元為線性彈簧。