[发明专利]一种基于有限元分析的机车车辆结构仿真方法

说明书

本发明提出了一种基于有限元分析的机车车辆结构仿真方法。在机车车辆重要系统设计仿真过程中，涉及到结构强度分析，模态分析，随机振动分析等，仅为研究人员提供一个独立的设计计算、分析工具已不能满足使用需求。本发明是在ANSYS Workbench 18.0环境下，开发了机车车辆重要系统仿真分析模板系统，为不同的仿真分析工况或类型提供分析流程和过程向导。本发明建立了机车车辆重要系统产品（包括以下三个系统：冷却系统钢结构、空气制动柜、三轴转向架构架）的静强度分析、模态分析、随机振动分析等不同分析类型的分析流程。本发明的使用可以提高设计分析人员的技术水平，提高机车车辆重要系统设计效率，降低机车车辆重要系统研制成本。

技术领域

本发明涉及仿真分析领域，特别涉及一种基于有限元分析的机车车辆结构仿真方法。

背景技术

机车的研发是一个复杂的系统工程，随着计算机辅助技术的发展，仅为研究人员提供一个独立的设计计算、分析工具已不能满足使用需求。同时，机车车辆重要系统的设计与分析是一项技术含量相当高的工作，对相关的工作人员要求较高，培养一名设计人员或者分析人员需要很长的时间。而工作人员的流失对于整个工作的开展影响非常大。所以将机车车辆重要系统设计与分析中相应的经验与知识封装起来，并以模板的形式固化下来非常重要。

在机车车辆重要系统设计仿真过程中，涉及到结构强度分析，模态分析，随机振动分析等。各学科仿真分析过程均会产生大量的仿真文件数据。在进行各学科仿真分析时，各学科生成的仿真数据、仿真模型之间的数据传递也相当频繁。而目前仿真分析各种数据之间的传递基本上通过手工方式，因此效率非常低下，缺乏一个统一的仿真工程环境对仿真工具、仿真分析数据和仿真过程进行高效的集成管理。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明是将机车车辆重要系统设计及仿真分析中的经验知识整理封装，开发相应的快速仿真模板，以实现对整个仿真分析过程的统一管理。基于此，在多方听取意见，深入了解机车车辆重要系统建模和仿真分析的流程后，追加和完善了大量实用功能，开发了适合于机车车辆重要系统仿真分析过程的分析模板。

定制机车车辆重要系统有限元分析的应用环境，并在分析流程定制的基础上，根据实际的结构分析任务，进行分析模板的开发，并能够基于模板完成具体的仿真分析过程。具体能够支持如下的分析类型：静强度分析、模态分析和随机振动分析。

每类分析的模板具有如下基本应用功能：

a.提供交互式操作界面；

b.CAD模型的导入识别；

c.各种载荷定义的功能；

d.约束条件定义的功能；

e.求解信息的设置；

f.单分析类型求解或批量求解；

在ANSYS Workbench 18.0环境下开发机车车辆重要系统仿真分析模板系统，为不同的仿真分析工况或类型提供分析流程和过程向导。建立机车车辆重要系统产品的静强度分析、模态分析、随机振动分析等不同分析类型的分析流程。

同时，针对每种分析类型，通过模板的形式引导用户快速完成几何模型导入、接触连接创建、网格划分、边界条件施加、求解和后处理等，实现自动化仿真分析。

本发明具有的优点和积极效果是：可以提高机车车辆重要系统仿真结果的准确性，提高机车车辆重要系统的设计效率，降低机车车辆重要系统研制成本。

附图说明

图1机车车辆结构仿真系统功能树

图2机车车辆结构仿真系统启动界面

图3冷却系统钢结构分析模板界面

图4空气制动柜结构分析模板界面