基于ANSYS的軌道車輛車輪與軌道接觸分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)

摘 要：針對特殊車輛中的軌道車輛車輪與軌道相互接觸的問題，結(jié)合赫茲接觸計(jì)算理論 [1-3]，改進(jìn)計(jì)算因子。建立三維模型，并且對模型進(jìn)行有限元分析[4-6]，得到位移及應(yīng)力云圖。建立數(shù)學(xué)優(yōu)化模型，對于結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合實(shí)例加以說明。

關(guān)鍵詞： 接觸分析；優(yōu)化模型；優(yōu)化分析

Abstract： To the wheel and the rail track vehicle special vehicle in mutual contact problems， combining with the theory of Hertz contact， improved calculation factor. The three-dimensional model is established， and the finite element analysis on the model， get the displacement and stress cloud chart. The mathematical optimization model is established to optimize the result. Combined with examples to illustrate.

Keywords： Contact analysis Optimization model Optimization analysis

1.概述

本文主要針對軌道車輛車輪與軌道之間的接觸問題建立模型，確定接觸問題為剛性和柔性接觸。對于高度非線性問題，運(yùn)用ANSYS分析工具，在確定接觸區(qū)域及接觸時間前提下，仿真分析得到位移及應(yīng)力的云圖，運(yùn)用改進(jìn)接觸分析計(jì)算因子，通過建立優(yōu)化模型，對結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.構(gòu)建模型簡圖及確定相關(guān)參數(shù)通過調(diào)節(jié)優(yōu)化參數(shù)的數(shù)值后，在施加載荷相同的情況下，車輪直徑一定的情況下，車輪和軌道截面的厚度在約束范圍內(nèi)越大，應(yīng)力造成的破壞范圍越小，最大應(yīng)力的數(shù)值先減小，后增大，位移所顯示的形變量越小。當(dāng)車輪和軌道截面厚度一定，車輪直徑在約束范圍內(nèi)越大，最大應(yīng)力先減小后增大，位移顯示的形變量較大。在厚度選擇26.82mm接近27mm，輪徑在接近1050mm時，整個最大應(yīng)力小，形變小，符合優(yōu)化要求。

6.結(jié)束語

本文在分析軌道車輛輪軌接觸問題中，構(gòu)建剛?cè)峤佑|分析模型，以實(shí)際車型設(shè)定相關(guān)參數(shù)，ANSYS軟件對模型仿真分析處理，對于處理結(jié)果，構(gòu)造優(yōu)化模型，確定優(yōu)化函數(shù)，運(yùn)用改進(jìn)算子的零階法對模型進(jìn)行處理，得到較為精確的仿真結(jié)果。

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作者簡介：王萌（1989 -）四川大學(xué)碩士研究生，研究方向：工業(yè)機(jī)器人及有限元分析。