一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统，应用在轨道交通车辆吸能部件碰撞试验，使用计算机对台车和安装在所述台车上的蜂窝式防爬吸能器分别进行仿真建模，用于模拟轨道交通车辆碰撞，仿真建模过程包括以下步骤：S1、建立和处理几何模型，为所述台车和蜂窝式防爬吸能器分别建立几何模型；S2、网格划分，为所述几何模型进行网格划分；S3、对所述几何模型进行特征配置；S4、设置控制卡片，为建模过程设置控制参数。该蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法可以代替部分重复性试验，节约设计成本和周期；通过计算得出分析结果，用于指导相关试验以及与试验数据进行对比分析；并为后续的结构优化有限元分析奠定基础。

A collision simulation method and system for a honeycomb type anti creeping energy absorber

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统
本专利技术属于机车车辆领域，具体地说，涉及一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统。
技术介绍
近年来，我国的高铁和地铁等轨道交通建设取得了跨越式发展，给国民经济、生活带来极大的便利。同时轨道交通车辆由于大运量、高速度，其一旦发生碰撞安全事故会造成极大的危害。蜂窝式防爬吸能器采用金属蜂窝材料，具有密度小、刚度低、抗冲击能力强且压缩变形可控等优点，是理想的缓冲吸能材料。作为一种典型的轨道交通车辆被动安全吸能部件，可以有效的吸收列车碰撞过程中的能量，保护乘员人身安全和减少财产损失，是高速列车被动安全防护技术的重要组成部分。蜂窝式防爬吸能器主要安装在列车的头部或者列车之间，用以在列车发生意外碰撞情况下对列车及乘客进行被动安全保护的一种重要部件。为提高蜂窝式防爬吸能器器的结构性能需要进行大量的碰撞试验，以检验蜂窝式防爬吸能器的吸能效果。这样的实验过程会耗费大量的人力、物力，造成研发周期长、研发费用高。因此为了满足蜂窝式防爬吸能器的设计要求，可以采用计算机仿真的方法来进行相关的模拟实验，也就是采用仿真建模方法来建立蜂窝式防爬吸能器的几何模型，利用有限元仿真计算代替部分重复性试验，可以有效的节省设计的成本，从而提高轨道交通车辆的被动安全性能。有鉴于此特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统，本专利技术可以代替部分重复性试验，节约设计成本和周期；通过计算得出分析结果，用于指导相关试验以及与试验数据进行对比分析；并为后续的结构优化有限元分析奠定基础。为了实现该目的，本专利技术采用如下技术方案：一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，应用在轨道交通车辆吸能部件碰撞试验，使用计算机对台车和安装在所述台车上的蜂窝式防爬吸能器分别进行仿真建模，用于模拟轨道交通车辆碰撞，仿真建模过程包括以下步骤：S1、建立和处理几何模型，为所述台车和蜂窝式防爬吸能器分别建立几何模型；S2、网格划分，为所述几何模型进行网格划分；S3、对所述几何模型进行特征配置；S4、设置控制卡片，为建模过程设置控制参数。进一步地，所述步骤S1、还包括为所述几何模型进行几何清理；所述几何清理是将所述几何模型中对仿真计算结果贡献量小的特征删除掉。进一步地，所述步骤S2中，对几何模型进行的所述网格划分是依据碰撞有限元建模知识和实验经验进行的划分；优选地，各网格的单元类型分壳单元和六面体单元。进一步地，所述步骤S2中还对几何模型中的各部分的连接关系进行定义；优选地，所述连接关系包括共节点、刚性连接、转动铰链和绑定接触。进一步地，所述步骤S3中还包括如下步骤：S31、赋材料和定义属性；为所述几何模型分别赋予具体材料，和定义用于表征几何模型是否为实体的属性；S32、设置接触关系，所述接触关系用于表征轨道交通车辆碰撞后各部分的接触关系；S33、设置工况载荷。进一步地，所述步骤S31中，为台车的几何模型赋予刚性材料和/或弹塑性材料，为蜂窝式防爬吸能器的几何模型赋予弹塑性材料和/或蜂窝材料。进一步地，所述步骤S31中所述属性包括壳体和实体两种。进一步地，所述步骤S4中，控制卡片包括时间步、和/或截止时间、和/或沙漏、和/或壳体、和/或实体、和/或接触和/或输出。进一步地，对台车进行仿真建模时，完成步骤S32后，还需进行步骤S32’，所述步骤S32’是调整台车的质量和质心。一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真系统，应用上述任一所述的蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，所述蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真系统包括台车仿真模型和蜂窝式防爬吸能器仿真模型，所述蜂窝式防爬吸能器仿真模型包括：安装板、和/或筋板、和/或导向梁、和/或防爬齿、和/或外罩板、和/或装饰板、和/或防爬齿安装板、和/或衬板和/或蜂窝铝仿真模型。采用上述技术方案后，本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。本专利技术的一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统，利用计算机分别对台车和和蜂窝式防爬吸能器建立几何模型，能够根据台车和蜂窝式防爬吸能器的不同性能要求来通过不同的建模步骤和方法建立不同的几何模型，使所建立的几何模型更加贴近应用实际，更能准确模拟现实的碰撞情境，达到预期的碰撞模拟效果。在几何模型的搭建过程中依据碰撞有限元建模知识和实验经验准确对网格进行划分，为后续的有限元分析做好充分的准备，并根据不同设备的具体要求和特性，准确进行特征配置，从而建立准确完整的台车和蜂窝式防爬吸能器的仿真模型。本专利技术还对台车以及蜂窝式防爬吸能器的几何模型中的各部分的连接关系，材料，接触关系和工况载荷进行明确定义，达到准确仿真的效果。对于建模的过程设置了具体的控制卡片，来保证建模过程的准确性。针对台车的特殊要求在建模过程中还增加了调整台车的质量和质心的步骤。而对于蜂窝式防爬吸能器仿真模型则根据其各个部件的具体结构，分别建立仿真模型。本专利技术可以代替部分重复性试验，节约设计成本和周期；通过计算得出分析结果，用于指导相关试验以及与试验数据进行对比分析；并为后续的结构优化有限元分析奠定基础。下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的描述。附图说明附图作为本专利技术的一部分，用来提供对本专利技术的进一步的理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，但不构成对本专利技术的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：图1是本专利技术的一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统对台车进行仿真的步骤示意图；图2是本专利技术的一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统对蜂窝式防爬吸能器进行仿真的步骤示意图。需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本专利技术的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本专利技术的概念。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。如图1和2所示，本专利技术公开了一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法及系统，应用在轨道交通车辆吸能部件碰撞试验，使用计算机对台车和安装在所述台车上的蜂窝式防爬吸能器分别进行仿真建模，用于模拟轨道交通车辆碰撞，仿真建模过程包括以下步骤：S1、建立和处理几何模型，为所述台车和蜂窝式防爬吸能器分别建立几何模型；S2、网格划分，为所述几何模型进行网格划分；S3、对所述几何模型进行特征配置；S4、设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，应用在轨道交通车辆吸能部件碰撞试验，其特征在于，使用计算机对台车和安装在所述台车上的蜂窝式防爬吸能器分别进行仿真建模，用于模拟轨道交通车辆碰撞，仿真建模过程包括以下步骤：S1、建立和处理几何模型，为所述台车和蜂窝式防爬吸能器分别建立几何模型；S2、网格划分，为所述几何模型进行网格划分；S3、对所述几何模型进行特征配置；S4、设置控制卡片，为建模过程设置控制参数。

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，应用在轨道交通车辆吸能部件碰撞试验，其特征在于，使用计算机对台车和安装在所述台车上的蜂窝式防爬吸能器分别进行仿真建模，用于模拟轨道交通车辆碰撞，仿真建模过程包括以下步骤：S1、建立和处理几何模型，为所述台车和蜂窝式防爬吸能器分别建立几何模型；S2、网格划分，为所述几何模型进行网格划分；S3、对所述几何模型进行特征配置；S4、设置控制卡片，为建模过程设置控制参数。2.根据权利要求1所述的蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，其特征在于，所述步骤S1、还包括为所述几何模型进行几何清理；所述几何清理是将所述几何模型中对仿真计算结果贡献量小的特征删除掉。3.根据权利要求1所述的蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中，对几何模型进行的所述网格划分是依据碰撞有限元建模知识和实验经验进行的划分；优选地，各网格的单元类型分壳单元和六面体单元。4.根据权利要求3所述的蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，其特征在于，所述步骤S2中还对几何模型中的各部分的连接关系进行定义；优选地，所述连接关系包括共节点、刚性连接、转动铰链和绑定接触。5.根据权利要求1所述的蜂窝式防爬吸能器碰撞仿真方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括如下步骤：S31、赋材料和定义属性；为所述几何模型分别赋予具体材料，和定...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜焙晨，王红伟，赵子豪，刘志祥，王万静，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37