1、3创建第1个轮对3.1创建轮对刚体ElementBodies,弹出刚体元件窗口。将Body1重命名为Wheelset1。双击Wheelset1,弹出刚体参数设置窗口。设置轮对的参数:轮对的质量为1654kg,轮对的摇头转动惯量为726 kg.m.m。3.2创建轮对的外形选择【3D Geometry】,弹出刚体外形设置窗口。双击$P_Wheelset1_Cuboid,出现设置外形参数窗口。设置车轴外形参数,见上图,OK。回到刚体外形设置窗口,OK。回到刚体设置窗口,OK。4创建轮对的运动副和轮轨接触4.1创建轮对的运动副ElementsJoints,出现运动副窗口,双击$J_Wheelset1,
2、出现运动副设置窗口。选择07号运动副,设置初始状态。4.2创建轮轨接触选择【Generate/Update Wheel-Rail Elements of Joint】,出现轮轨接触窗口。选择OK,回到运动副设置窗口。点击【Assemble System】,OK,完成车轮及轮轨接触运动副设置。模型文件名:Ametro_01。5设置初始轨道Track,出现轨道设置窗口。SIMPACK中,可以设置六种轨道形式:(1) 直线;(2) 圆曲线;(3) 直线+缓和曲线+圆曲线;(4) 直线+缓和曲线+圆曲线+缓和曲线+直线;(5) 两段方向曲线+直线;(6) 道岔;5.1直线【Toplogy】选择Stra
3、ight Track,输入线路总长度,OK。程序调试时,通常采用直线形式。Ametro_02。5.2曲线曲线需要选择以下参数:(1) 缓和曲线超高类型(S形、直线形);(2) 超高形式(中心线、内轨式)曲线的设置包括以下参数:(1) 直线长度:(2) 缓和曲线长度;(3) 圆曲线半径;(4) 曲线超高;(5) 超高测量值(默认1.506m);(6) 圆曲线长度;(7) 线路总长度;6设置车辆总体参数6.1车辆总体参数初步设置Vehicle Globals,出现车辆总体参数设置窗口。设置轮对类型【Wheelsets of Type】:Wheelset1设置车辆速度【v_vehicle】:10m/
4、s;设置轨道参数模式【Rail gauge given by】:Track Gauge设置左轮滚动圆半径:0.42m;设置右轮滚动圆半径:设置车轮滚动圆横向间距之半:(1.353+2*0.07)/2=0.7465m;设置轨距:1.435m;设置轨距测量高度:0.014;设置轨底坡:1/40;(如果没有轨底坡,则设为“0”)设置左轮踏面外形:S1002;设置左轨外形:UIC60;设置右轮踏面外形:设置右轨外形:设置轮轨接触模式:【single contact】,【constraint contact】,【Table eveluation】。选择【Apply as Defaults】,Close,
5、完成设置。6.2保存设置Save,建模窗口Reload,系统自动完成轮对与线路的装配,如下图所示。注意:由于SIMPACK没有undo功能,因此在每一步完成后请存盘,然后重新载入模型,或者另存为一新文件。6.3轮轨接触几何关系检查当对车轮踏面和轨头外形设置完成后,可检查轮轨接触几何关系。点击【Check Profile/Tables】,出现轮轨接触几何关系检查设置窗口以及结果窗口。6.4轮轨接触力计算设置点击【Contact Force】,出现轮轨接触力计算设置窗口。各选项说明如下:蠕滑力计算理论:默认为Kalker简化理论;摩擦形式:默认为常数;摩擦系数:默认取0.4;车轮正压力小于等于零时
6、:(1)终止计算;(2)垂向载荷变为零;以上选项的存在条件时轮轨运动副设置为07或09。轮对抬高量时:(1) 不作处理;(2)跳起5mm时终止计算;(3)爬起5mm时终止计算。6.5轮轨接触模式6.5.1单点与多点接触单点接触:一点接触多点接触:最多三点接触踏面、轮缘、轮背各一点。6.5.2刚性与弹性接触刚性接触:(1) 法向力等于约束力;(2) 避免高频振动,运算速度快;(3) 车轮只存在“假抬起”;(4) 可进行单点、多点接触计算。弹性接触:(1) 用单侧弹簧和阻尼(18号元件)代替约束;(2) 法向力等于弹簧和阻尼合力;(3) 存在高频振动,计算速度慢;(4) 车轮可能抬起;(5) 仅适
7、用于单点接触。6.5.3轮轨接触模式的选择(1) 调试模型单点刚性接触,不允许跳起;(2) 平稳性计算,线路激扰小单点刚性接触,不允许跳起;(3) 平稳性计算,线路激扰大单点刚性接触,允许跳起;(4) 脱轨安全性计算,大曲线单点弹性接触,允许跳起;(5) 脱轨安全性计算,小曲线多点刚性接触,允许跳起;(6) 曲线通过计算,可能出现大冲角在线轮轨力计算;Ametro_03。7创建第2个轮对7.1创建轮对刚体新建一个刚体,命名为Wheelset2,弹出参数设置窗口。7.2创建轮对的运动副和轮轨接触Joints,出现运动副窗口(备注:每创建一个刚体时,系统自动在该刚体上创建一个运动副)。双击$J_W
8、heelset2,出现运动副设置窗口。选择07号运动副,设置初始状态,S=2.5m(轴距)。选择【Wheelset Type】与第1个轮对相同:WheelsetType_1,OK。回到运动副设置窗口,点击【Assemble System】,OK。7.3保存设置Reload,系统自动完成轮对与线路的装配。7.4创建轮对的运动副和轮轨接触由于轮对的类型与第1个轮对相同,因此不需要再设置参数。如果两个轮对的参数不同,则需要设置该参数。Ametro_04。8创建构架8.1创建构架刚体新建一个刚体,命名为frame1,弹出参数设置窗口。设置构架的参数:动车构架的质量为3970kg,摇头转动惯量为4716
9、kg.m.m(Izz),侧滚转动惯量为2058kg.m.m(Ixx),点头转动惯量为2936kg.m.m(Iyy)。构架的质心为(0,0,-0.5),质心位置这样设置的好处是使得构架参考系的高度在轨面上,便于构架上其它Marker点的位置设置,这时在构架运动副中的高度不需要设置。构架其它参数设置如下图所示。8.2创建构架的外形8.2.1构架的侧梁 选择【3D Geometry】,出现几何图形设置窗口。重新名为Frame,选中进入图形设置窗口。【Type】选择22:Wheel Rail Bogie。设置参数如上图,OK。8.2.2构架的前横梁在几何图形设置窗口,增加新的几何图形travf,进入图
10、形设置窗口。【Type】选择01:Cubiod,设置参数如上图,OK。8.2.3构架的后横梁在几何图形设置窗口,增加新的几何图形travb,进入图形设置窗口。【Identify to】:travf,设置参数如上图,OK。8.3创建轮对的运动副 Joint,双击$J_Frame,出现运动副设置窗口。【Joint type】选择07:General Wheel/Rail Joint。设置初始状态,S=1.25m(转向架质心纵向坐标)。不要选择【Generate/Update Wheel-Rail Elements of Joint】。8.4保存设置Reload。Ametro_05。9创建一系悬挂9
11、.1创建轮对的Marks点Bodies,选择第1个轮对。选择【Marks】,出现Mark点窗口。新建轮对上Mark点,wheelset1_PS_L(0,-1,0)和wheelset1_PS_R(0,1,0)。这里的坐标均为相对坐标,是相对刚性质心的坐标。同样,创建第2个轮对Marks点,wheelset2_PS_L(0,-1,0)和wheelset2_PS_R(0,1,0)。9.2创建构架的Marks点 Frame1_PS_FL(-1.25,-1,-0.42),Frame1_PS_FR(-1.25,1,-0.42)Frame1_PS_BL(1.25,-1,-0.42),Frame1_PS_BR
12、(1.25,1,-0.42)实际上,构架上的Mark点与轮对的Mark点在空间的位置重合。9.3创建一系弹簧Forces,新建一个力元件PS_FL1,出现了力元件设置窗口。【Force Type】选择05:Spirng Damper parallel Cmp,设置一系弹簧参数,如上图。小技巧:选择【From Marker i】和【To Marker j】的顺序时,应尽量使得预平衡载荷【Nonimal Force】为负值。如果预平衡载荷为正值,可能回出现车轮离开轨道的情况,影响积分的速度,这时可将【From Marker i】和【To Marker j】的顺序颠倒,就能解决问题。选择【3D Graph】,出现力元件形状设置窗口。设置力元件外形,如上图,OK。同理,设置其它一系垂向弹簧力元件,PS_FR1,PS_BL1,PS_BR1。9.4保存设置Ametro_06。10模型检查10.1加速度检查Globa
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