[发明专利]一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法及装置

说明书

本发明公开了一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法及装置，本发明方法步骤包括建立不包含弹性减振元件的三维实体装配模型，导入有限元软件生成仿真模型并完成附加材料属性、建立分析步、网格划分和单元属性设置，在仿真模型中应用减振单元替代弹性减振元件并建立对应的连接关系；施加载荷和边界约束条件，进行系统刚度分析计算，利用有限元软件的结果后处理功能提取加载参考点的力和位移，得到轨道车辆转向架牵引装置的系统刚度曲线。本发明通过用减振单元替代弹性减振元件，简化了牵引装置的仿真模型，在考虑弹性减振元件各向刚度的对系统刚度影响的基础上，能够高效、准确地计算出牵引装置非线性系统刚度结果。

技术领域

本发明涉及轨道车辆转向架牵引装置，具体涉及一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法及装置。

背景技术

牵引装置是连接转向架和车体的关键部件，它能将轮轨间相互作用产生的牵引力或由制动装置产生的制动力传递到车体，使列车实现牵引和制动。牵引装置系统刚度的设计是否合理直接关系到牵引力和制动力的传递品质，对列车运行的整体动力性能有重要影响。

地铁转向架牵引装置一般由多个弹性减振元件和金属部件组装而成，其系统刚度是一种由各个弹性减振元件的各向刚度组合而成的复合刚度。常规的牵引装置系统刚度计算方法有两种，即解析法和整体模型有限元分析法。1、解析法是通过建立牵引装置系统刚度的解析公式进行系统刚度计算的方法。该方法一般将弹性减振元件的刚度假定为线性的，因此不能计算系统的非线性刚度，同时为了降低解析公式的复杂性，提高可求解性，在解析公式中忽略了一些对系统刚度影响较小的弹性减振元件刚度，因此计算结果存在一定误差。2、整体模型有限元分析法是在建立包含多个弹性减振元件、金属部件的系统模型基础上，通过有限元分析得到整体的系统刚度。整体模型的网格规模较大，计算时间长，同时由于弹性减振元件的分析存在计算收敛问题，因此有可能得不到有效的刚度计算结果。如果改变了弹性减振元件的结构和刚度要求，需要对整个模型进行修改并重新进行分析，因此计算效率较低。仿真计算得到的弹性减振元件各向刚度与产品实际一般都存在一定的偏差，这些偏差的积累会导致系统刚度计算结果的精度偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法及装置，本发明通过用减振单元替代弹性减振元件，简化了牵引装置的仿真模型，在考虑弹性减振元件各向刚度的对系统刚度影响的基础上，能够高效、准确地计算出牵引装置非线性系统刚度结果。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种轨道车辆转向架牵引装置系统刚度的计算方法，实施步骤包括：

1）应用三维实体建模软件建立轨道车辆转向架牵引装置的三维实体装配模型，且所述轨道车辆转向架牵引装置的三维实体装配模型中不包含弹性减振元件；

2）将三维实体装配模型导入有限元软件生成轨道车辆转向架牵引装置的仿真模型，并完成附加材料属性、建立分析步、网格划分和单元属性设置；

3）在轨道车辆转向架牵引装置的仿真模型中应用减振单元替代轨道车辆转向架牵引装置中的弹性减振元件，并与轨道车辆转向架牵引装置建立对应的连接关系；

4）在轨道车辆转向架牵引装置的仿真模型中施加载荷和边界约束条件，进行系统刚度分析计算，利用有限元软件的结果后处理功能提取加载参考点的力和位移，得到轨道车辆转向架牵引装置的系统刚度曲线。

优选地，步骤2）将三维实体装配模型导入有限元软件具体是指：将三维实体装配模型转换为有限元软件可导入的中性格式文件，将三维实体装配模型的中性格式文件导入有限元软件。

优选地，步骤2）中的有限元软件具体是指abaqus软件。

优选地，步骤3）的详细步骤包括：