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摘要
1 模拟道岔
1.1 研究背景
近年来,有关车辆-道岔交互作用的研究越来越多。目前国际上已有一些测试软件功能的基准考题[1, 2],文献[3, 4]介绍了详细的方法。虽然这些基准考题测试的结果显示了其在车辆动力学仿真方面总体上是有效的和可靠的,但是在接触点位置、角度、接触斑尺寸和压力分布等精细化方面尚有改进的余地。在美国联邦铁路管理局(FRA)的资助下,V23.1版本的CONTACT软件扩展了这部分功能,可用于校验快速算法的可靠性,如图1。
切片文件包含截面的几何特征信息,用于引导CONATCT软件进行二维样条曲线的构造和估计。
CONTACT使用文献[6]中的完全三维接触搜寻算法,充分考虑到摇头和纵向移动效应,能精确计算出接触位置。通过一组变截面构造出道岔区的三维表面,用于轮轨接触计算初始的未变形距离计算。
使用网格法时,控制符D取值5,目前仅适用于平面接触斑。
2 左侧轮轨接触计采用的坐标系
图3 轨道与轮轨接触坐标系
3 已解决的问题和总体改进
该版软件主要改进之处如下:
CONTACT Library for Matlab新增了接口函数“cntc_getcpresults”,用于检索一个接触斑所有相关的结果和配置,其用法与loadcase.m相同,这样无需mat文件就可以使用plot3d.m进行绘图;
使用模块1进行轮轨接触分析时,引入了一个网格数量限值“‘npot_max’”,以免用户定义不合理的轮轨几何配置工况导致产生过大的压入量,这个值缺省为20000。使用独立版本时,通过控制符G来修改;使用CONTACT Library时,使用函数“cntc_setflags”来修改;
读取轮轨廓形的Matlab脚本文件read_profile.m新增了scale_yz选项,用于将单位转换(如:由m到mm)。
4 兼容性
调用CONTACT Library动态链接库的基本操作并无改变,但需注意左侧变量的符号改变。
5 已知的问题和局限
即使采用粘弹性材料模型时,次表层应力计算仍然使用弹性影响系数。
参考文献
[2]Y. Bezin, B.A. Pålsson, W. Kik, P. Schreiber, J. Clarke, V. Beuter, M. Sebes, I. Persson, H. Magalhaes, P. Wang, and P. Klauser. Multibody simulation benchmark for dynamic vehicle-track interaction in switches and crossings: results and method statements. Vehicle System Dynamics, 2021.
[3]Repository for participants’ method statements. University of Huddersfield, 2021. https://doi.org/10.34696/s60x-ay18.
[4]H. Magalhães, F. Marques, P. Antunes, P. Flores, J. Pombo, J. Ambrósio, A. Qazi, M. Sebes, H. Yin, and Y. Bezin. Wheel-rail contact models in the presence of switches and crossings. Vehicle System Dynamics, 2022. DOI: 10.1080/00423114.2022.2045026.
[5]E.A.H. Vollebregt. User guide for CONTACT, Rolling and sliding contact with friction. Technical Report TR20-01, version 22.2, Vtech CMCC, 2022. Seewww.cmcc.nl/documentation.