车轮踏面缺陷模拟方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种车轮踏面缺陷模拟方法及装置。首先获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息，然后基于配置信息随机生成踏面缺陷区域数量个踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度，并计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线。接着基于计算得到的每个位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线。最后基于随机分布的多个位移激励曲线模拟目标车轮的车轮踏面缺陷。由此，能够较好地描述由于多种因素而形成的车轮踏面缺陷的位移激励，将车轮踏面缺陷等效在轮轨接触界面上作为位移输入的激励载荷，从而无需花费大量时间来修改模型，极大降低了建模工作量，同时也更容易实现随机的效果。

【技术实现步骤摘要】
车轮踏面缺陷模拟方法及装置
本申请涉及轨道交通及计算机
，具体而言，涉及一种车轮踏面缺陷模拟方法及装置。
技术介绍
目前在进行显式有限元建模仿真时，若将车轮的踏面缺陷建立在车轮有限元模型上，则需要进行许多复杂的细化网格处理，同时考虑实际工况，车轮上往往会产生多个不同类型的踏面缺陷区域(例如扁疤、剥离等)，并且其分布情况也是随机的，若此时还是将这些车轮踏面缺陷建在车轮上，会花费大量时间来修改模型，极大增加工作量，同时也很难以实现随机的效果。申请内容为了克服现有技术中的上述不足，本申请的目的在于提供一种车轮踏面缺陷模拟方法及装置，能够较好地描述由于多种因素而形成的车轮踏面缺陷的位移激励，将车轮踏面缺陷等效在轮轨接触界面上作为位移输入的激励载荷，从而无需花费大量时间来修改模型，极大降低了建模工作量，同时也更容易实现随机的效果。为了实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：第一方面，本申请实施例提供一种车轮踏面缺陷模拟方法，应用于电子设备，所述方法包括：获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息，所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围；基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度；计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线；基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线；基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。可选地，所述基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度的步骤，包括：在所述踏面缺陷区域长度范围内产生车轮踏面缺陷长度初始值；基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度。可选地，所述基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度的递推计算公式为：Xn+1＝(aXn+c)modM上式中，X为随机产生的车轮踏面缺陷长度序列；M为模数，取值范围为：M>0；a为乘子，取值范围为：0<a<M；c为偏移量，取值范围为：0≤c≤M；X0为车轮踏面缺陷长度初始值，取值范围为：0≤X0≤M。可选地，若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤，则所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括：其中，0≤z≤l，Xp(z)为位移激励曲线，l为扁疤长度，r为该目标车轮的半径。可选地，若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤经过多次磨损之后的旧扁疤，所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括：上式中，Xp(z)为位移激励曲线；l为扁疤长度；z2为该旧扁疤的中心点；z1是两条曲线的相交点；a为确定过渡范围的常量；r为该目标车轮的半径；z<0时，Xp(z)＝0，z>z2时，Xp(z)＝Xp(2z2-z)。可选地，若所述车轮踏面缺陷为车轮踏面剥离，所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线步骤，包括：通过预设计算公式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的初始位移激励曲线，其中，所述预设计算公式为：其中，上式中，0≤y≤l，r为该目标车轮的半径，R为轨道顶面的曲率半径，l为剥离长度，d为剥离深度，d与l满足预设比例关系；从计算得到的每个初始位移激励曲线中选取多个坐标点；在每个坐标点的纵坐标的坐标数值范围内进行随机取值，并基于随机取值的坐标数值更新每个坐标点的纵坐标，以生成每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线。可选地，所述基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线的步骤，包括：根据该目标车轮的圆周半径确定该目标车轮在轨道顶面上的预设范围；基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在该预设范围内产生服从均匀随机分布的所述踏面缺陷区域数量个位移激励曲线。可选地，所述基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷的步骤，包括：将所述随机分布的多个位移激励曲线输入到用于轮轨接触行为研究的显式有限元仿真模型中，以等效模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。第二方面，本申请实施例还提供一种车轮踏面缺陷模拟装置，应用于电子设备，所述装置包括：获取模块，用于获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息，所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围；长度生成模块，用于基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度；计算模块，用于计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线；曲线生成模块，用于基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线；模拟模块，用于基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。第三方面，本申请实施例还提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的车轮踏面缺陷模拟方法。相对于现有技术而言，本申请具有以下有益效果：本申请实施例提供一种车轮踏面缺陷模拟方法及装置。首先获取用于模拟目标车轮的踏面缺陷的配置信息，然后基于配置信息随机生成踏面缺陷区域数量个踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度，并计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线。接着基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线。最后基于随机分布的多个位移激励曲线模拟目标车轮的车轮踏面缺陷。由此，能够较好地描述由于多种因素而形成的车轮踏面缺陷的位移激励，将车轮踏面缺陷等效在轮轨接触界面上作为位移输入的激励载荷，从而无需花费大量时间来修改模型，极大降低了建模工作量，同时也更容易实现随机的效果。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，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它相关的附图。图1为本申请实施例提供的车轮踏面缺陷模拟方法的流程示意图。图2为本申请实施例提供的带有理想扁疤的车轮滚动示意图。图3为本申请实施例提供的新扁疤的位移激励示意图。图4为本申请实施例提供的旧扁疤的位移激励示意图。图5为本申请实施例提供的轮轨接触产生踏面剥离的示意图。图6为本申请实施例提供的踏面剥离的实际位移激励示意图。图7为本申请实施例提供的车轮多边形的示意图。图8为本申请实施例提供的生成等间隔分布50个长度0～30mm的新扁疤位移激励图。图9为本申请实施例提供的单个新扁疤的位移激励示意图。图10为本申请实施例提供的生成均匀分布的旧扁疤位移激励图。图11为本申请实施例提供的单个旧扁疤的位移激励图。图12为本申请实施例提供的车轮踏面缺陷模拟装置的功能模块图；图13为本申请实施例提供的用于上述车轮踏面缺陷模拟方法的电子设备的结构示意框图。图标：100-电子设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，应用于电子设备，所述方法包括：获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息，所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围；基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度；计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线；基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线；基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。

【技术特征摘要】
1.一种车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，应用于电子设备，所述方法包括：获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息，所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围；基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度；计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线；基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线；基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。2.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，所述基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度的步骤，包括：在所述踏面缺陷区域长度范围内产生车轮踏面缺陷长度初始值；基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度。3.根据权利要求2所述的车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，所述基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度的递推计算公式为：Xn+1＝(aXn+c)modM上式中，X为随机产生的车轮踏面缺陷长度序列；M为模数，取值范围为：M>0；a为乘子，取值范围为：0<a<M；c为偏移量，取值范围为：0≤c≤M；X0为车轮踏面缺陷长度初始值，取值范围为：0≤X0≤M。4.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤，则所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括：其中，0≤z≤l，Xp(z)为位移激励曲线，l为扁疤长度，r为该目标车轮的半径。5.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于，若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤经过多次磨损之后的旧扁疤，所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括：上式中，Xp(z)为位移激励曲线；l为扁疤长度；z2为该旧扁疤的中心点；z1是两条曲线的相交点；a为确定过渡范围的常量；r为该目标车轮的半径；z<0时，Xp(z)＝0，z>z2时，Xp(z)＝Xp(2z2-z)。6.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：敬霖，刘卓，郭鑫，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：四川,51