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[结构分析] 请教老师们一个以轮轨接触力为激励的轨道随机振动响应问题

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发表于 2018-1-2 15:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

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问题背景是这样的,学生想研究过山车运行时轨道的振动响应,具体思路为先用ADAMS仿真得到过山车轮轨接触力,并以此为输入进行轨道的振动响应分析,振动响应分析选用的是ANSYS瞬态动力学模块,目前已得到轮轨接触力的时程曲线。

问题有二:




问题一:不知如何将轮轨接触力加载到过山车轨道上,因为不仅轮轨载荷随时间变化,施加位置也随时间变化,匀速的移动载荷学生已通过APDL语言实现加载,但这个大小、非匀速的轮轨载荷不知道怎么施加;

问题二:是否有别的更好的方法能实现研究过山车运行时轨道的振动响应这一目的?学生看了很多的有关火车、轨道、桥梁的移动载荷振动响应的文献,里面都是通过建立振动微分方程的形式来求解动力学响应,但过山车轨道空间结构复杂不知道能不能用这种方法,一些结构复杂的典型单元如过山车轨道的回环段和螺旋段;

PS:问题的细节在附件word里,有劳各位老师下载赐教!



问题请教.docx

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发表于 2018-1-3 09:12 | 显示全部楼层
本帖最后由 htbbzzg 于 2018-1-3 09:13 编辑

  这个问题完全可以使用 ANSYS 中的瞬态响应分析来做。不过我不了解过山车的具体结构,暂时提不出具体的建议。  不过,无论是什么样的移动载荷,只要能提供详细的情况,总是有办法模拟的。
 楼主| 发表于 2018-1-3 09:49 | 显示全部楼层
htbbzzg 发表于 2018-1-3 09:12
这个问题完全可以使用 ANSYS 中的瞬态响应分析来做。不过我不了解过山车的具体结构,暂时提不出具体的建 ...

老师您好,我的目的是想已已知的轮轨接触力为输入,来研究过山车轨道的动力学响应,现在已知的有轮轨接触力时程曲线,轨道的三维模型也有,就是这个轮轨接触力不仅随时间变化,加载到轨道上的位置也在变,而且这两种变化都是没有规律的,因为过山车行驶过程中速度和加速度变化都无规律,导致接触力和施加位置的变化也无规律,简单直线段轨道在匀速定载的接触力下的轨道响应学生已经通过APDL语言成功实现,非匀速变载荷的就不知道该怎么弄了......
发表于 2018-1-4 08:45 | 显示全部楼层
  如果不知道轮轨与轨道之间作用力的位置和大小,是很难进行分析的。
  可以试试:先使用刚体动力学软件,如 Adams,先计算出轮轨与轨道之间作用力及作用位置的变化情况,在将这些数据导入 ANSYS,进行应力分析。
  另一个办法是:使用 ANSYS/Ls-Dyna,在轮轨与轨道之间定义接触,然后施加初始载荷,让软件自己分析后续的变化情况。
 楼主| 发表于 2018-1-4 10:18 | 显示全部楼层
htbbzzg 发表于 2018-1-4 08:45
如果不知道轮轨与轨道之间作用力的位置和大小,是很难进行分析的。
  可以试试:先使用刚体动力学软件, ...

谢谢老师的回复,我昨天去请教了下学校的老师,他说可以通过表格加载的方式来实现不同时间不同位置的加载,而且表格加载可以自动插值,我现在正在尝试,不知道能不能行的通,大致思路就是把轮轨接触力随时间和空间变化的曲线都离散成一个个点,然后点的个数和模型施加路径上节点的个数有一定对应,再通过表格的方式将载荷输入进行加载
发表于 2018-1-5 08:59 | 显示全部楼层
  这种方法应该是可行的,只是做起来会有一些困难,需要耐心和细心。
 楼主| 发表于 2018-1-9 08:46 | 显示全部楼层
还是搞不出来 - -表格加载确实可以定点定时 但是载荷的移动无法实现,我是在指定路径的节点上施加集中力来模拟轮轨接触力;然后一位老师又说可以在路径的每个节点上都是假函数载荷,这些函数是各个节点在过山车运行过程中力随时间的响应,感觉这个办法确实好,去试了下发现没法得到轨道上定点的力随时间的响应曲线。。。各位老师还有什么好方法来实现随时间、地点变化沿指定路径加载的方法吗?
发表于 2018-1-9 09:25 | 显示全部楼层
    最后一种做法,实际上是要对路径上的美国节点都定义一个表数组,分别给出每个节点不同时间的受力情况。当节点受力时,载荷值非零;节点不受力时,载荷值为零。
    你说:"没法得到轨道上定点的力随时间的响应曲线" 是什么意思?是无法得到各个节点随时间变化的载荷曲线,还是无法进行计算或计算结果不正确?
 楼主| 发表于 2018-1-10 08:46 | 显示全部楼层
htbbzzg 发表于 2018-1-9 09:25
最后一种做法,实际上是要对路径上的美国节点都定义一个表数组,分别给出每个节点不同时间的受力情况。 ...

谢谢老师的回复,那个轨道定点响应我没法得到啊,只能得到轮子在整个运行过程中的力学响应,然后通过作用力和反作用力的关系得到轮轨接触力,在ADAMS中轨道上设置监测点测不到定点的力学响应,因为仿真仿真所用轨道并不是实体,而是轨道中心曲线,轮子和轨道的约束是用类似于尖底凸轮约束来描述的 - -其实这个轮轨接触力也不是特别准确,是用一个六分量轴套力——bushing的约束来描述的,目前的已知条件只有轮子在整个运行过程中的力学响应曲线,通过后处理也能得到轮子力时程曲线上定时定点的一个力,想了半天加实在不上只能用简化的方法了,但怎么简化比较合理也没有思路,还望老师指点一二!
发表于 2018-1-10 09:13 | 显示全部楼层
  没有轮子与轮轨之间的受力数据,这个问题就无法进行了。看来你需要请你的客户或导师给你提供这些数据。
  另外一个办法可以供你参考:我曾经做过一个地铁列车在轨道上运行时车站结构的动力响应分析。计算轮子与轨道之间受力时是将整个车厢的重力 (重量乘以一个动力系数,比如 3) 均分到每个车轮上,然后随着列车的移动,使轨道的不同节点受力,进行瞬态分析。
 楼主| 发表于 2018-1-11 08:45 | 显示全部楼层
htbbzzg 发表于 2018-1-10 09:13
没有轮子与轮轨之间的受力数据,这个问题就无法进行了。看来你需要请你的客户或导师给你提供这些数据。
...

好的,谢谢老师!
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