[发明专利]一种轨道列车碰撞仿真简化模型的构建方法

权利要求书

1.一种轨道列车碰撞仿真简化模型的构建方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：构建局部仿真模型，并基于刚度差异对所述局部仿真模型内目标中间车进行响应面划分；

其中，所述局部仿真模型至少由包含头车在内的3节车构成，选择局部仿真模型中一个中间车作为目标中间车；

所述响应面为目标中间车外壳上开口的竖直侧边所在的截面，相邻两个响应面之间的结构为中间车的一个区间段；

S2：对所述局部仿真模型在预设碰撞速度下进行碰撞仿真实验获取到预设碰撞速度下所述目标中间车上每个响应面的响应位移和响应力；

其中，所述预设碰撞速度至少包含目标碰撞速度，所述目标碰撞速度下车辆弹性变形完全；

S3：基于目标碰撞速度下目标中间车上每个响应面的响应位移计算出每相邻两个响应面之间区间段的变形量，再基于每个区间段的变形量识别每个区间段为塑性变形区间段或为弹性变形区间段；

其中，相邻两个响应面之间区间段的变形量为所述相邻两个响应面的响应位移差值的绝对值；

所述塑性变形区间段或为弹性变形区间段识别过程为：将采集的每个区间段的最终变形量按从大到小的顺序排列；再基于排列顺序依次叠加不同区间段的最终变形量直至叠加的变形量之和大于或等于所有区间段的最终变形量总和的90％以上；其中，未参与变形量叠加计算的区间段为弹性变形区间段，已参与叠加计算的区间段为塑性变形区间段；

S4：基于响应位移和响应力计算每个弹性变形区间段的刚度；

弹性变形区间段的刚度等于弹性变形区间段的变形载荷除以变形量，所述变形载荷为弹性变形区间段对应的相邻两个响应面的响应力之差的绝对值；

S5：构建轨道列车碰撞仿真全模型，再基于步骤S4计算出的刚度对所述轨道列车碰撞仿真全模型上所有中间车的弹性变形区间段采用质量点和离散梁单元替代；

其中，在每个中间车上每个弹性变形区间段的响应面位置上设置质量点，所有质量点的竖直和径向坐标分别与所有弹性变形区间段的整段车体结构重心的竖直、径向坐标相等，相邻质量点之间用离散梁单元连接，且相邻两个质量点之间离散梁单元的刚度等于相对应的相邻两个响应面之间的弹性变形区间段的刚度，质量点的质量等于各个质量点的响应面所在的弹性变形区间段内车体结构的1/2质量之和。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S2中所述预设碰撞速度还包括与目标碰撞速度大小不同的碰撞速度时，步骤S4中每个弹性变形区间段的刚度的获取过程如下：

首先，基于响应位移和响应力计算在各个不同预设碰撞速度下每个弹性变形区间段的刚度；再分别利用在不同预设碰撞速度下同一弹性变形区间段的刚度计算出所述各个弹性变形区间段的刚度或者分别利用在不同预设碰撞速度下同一类弹性变形区间段的刚度计算出所述各个弹性变形区间段的刚度；

其中，壳体开口类型相同的区间段为同一类区间段以及不包含任何壳体开口的区间段为同一类区间段。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：每个弹性变形区间段的刚度等于同一弹性变形区间段或同一类弹性变形区间段在不同预设碰撞速度下的刚度均值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：响应面划分时外壳上的开口为门、窗。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述局部仿真模型和所述轨道列车碰撞仿真全模型均为有限元仿真模型。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述响应面包括目标中间车外壳上非第一个和最后一个开口的每个开口的两个竖直侧边所在的截面以及第一个开口、最后一个开口上内侧竖直侧边所在截面，所述内侧竖直侧边为开口的两个竖直侧边上远离中间车两端的侧边。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述目标碰撞速度大于或等于30km/h。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述轨道列车为地铁列车。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述离散梁单元为线性弹簧。