暑運(yùn)開始全球最長列車開跑京滬，CAE仿真做了哪些？

7月1日，2018年暑運(yùn)拉開大幕，由我國自行研制的全球最長高鐵列車——16輛長編組“復(fù)興號(hào)“將正式上線運(yùn)營，開跑京滬，它總共長414.26米，有1193個(gè)座位。厲害了，我們的高鐵。厲害了，我們的國家！

感嘆之余，你可知道CAE仿真分析在這一復(fù)雜工程里頭發(fā)揮了多么不可或缺的作用嘛？下面，就讓有限元科技（元王/深圳市有限元科技有限公司）小編來跟大家簡單介紹一下吧，包括CAE仿真在京滬鐵路線路土木工程建設(shè)和高鐵列車設(shè)計(jì)中典型應(yīng)用兩部份內(nèi)容。

（一）土木工程建設(shè)CAE仿真分析

1、巖土工程

據(jù)我們所知，京滬高鐵線路全長1318公里，沿線的工程地質(zhì)條件主要是軟土、松軟土分布廣泛，尤其是武清-滄州松軟土、丹陽-上海軟土，埋深變化大，軟土層厚、強(qiáng)度低，工程性質(zhì)差，那么在2008年開工建設(shè)京滬線路時(shí)，技術(shù)人員就需應(yīng)用CAE仿真技術(shù)對(duì)巖土的結(jié)構(gòu)、孔隙、密度、應(yīng)力歷史、荷載特征、孔隙水及時(shí)間效應(yīng)等等做出專業(yè)分析。

有限元科技憑借十余年的工程經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)背景，認(rèn)為針對(duì)此類巖土工程，目前主流仿真軟件可以進(jìn)行分析內(nèi)容包括：

1、 邊坡、基坑、隧道、大型地下洞室、堤防、樁基、碼頭、大壩、桁架等或其它復(fù)雜結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變、拉壓彎剪扭等。

 2、土木工程開挖、建筑、回填引起的地基或建筑的應(yīng)力、變位、滲流、固結(jié)、沉降等變化過程仿真。

 3、樁土共同作用分析

 4、土壤切削

 5、復(fù)雜系統(tǒng)的碰撞、打擊(打樁)、地震、損傷、裂縫、破碎、屈曲、爆破、地震、蠕變、水擊、熱分析、熱固耦合等高度非線性仿真計(jì)算、安全評(píng)估等。

橋梁工程

京滬高鐵線路跨過海河、黃河、淮河、長江四大水系，經(jīng)過長度50公里以上的特大橋就有5坐，其中京滬高鐵丹陽至昆山段特大鐵路橋，全長164.851公里，是世界第一長橋?？梢?，承載列車跨江越河的是建在橋梁上的鐵路線路，在施工過程中必須考慮橋梁的安全和穩(wěn)定性，包括考慮預(yù)應(yīng)力、混凝土徐變、移動(dòng)荷載等問題以及分階段施工仿真是橋梁結(jié)構(gòu)分析的難點(diǎn)。橋梁的整橋靜力分析、動(dòng)力學(xué)分析、抗震分析以及車——橋耦合動(dòng)力學(xué)分析也是需要考慮的重點(diǎn)。

有限元科技在針對(duì)橋梁工程項(xiàng)目分析中，應(yīng)用目前主流CAE仿真軟件可以進(jìn)行分析內(nèi)容包括：

1、 橋梁預(yù)應(yīng)力鋼筋松弛、混凝土徐變、開裂、壓潰以及結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力等因素的影響

2、箱梁的畸變應(yīng)力，剪力滯效應(yīng)以及橋粱構(gòu)件與支撐部位的接觸

3、風(fēng)力對(duì)橋梁的影響，如渦流激振、抖振等

 4、橋梁地震響應(yīng)分析的多點(diǎn)激勵(lì)譜分析

（二）高鐵列車設(shè)計(jì)CAE仿真設(shè)計(jì)

1、設(shè)計(jì)驗(yàn)證分析

加長版“復(fù)興號(hào)”車體是主要的承載結(jié)構(gòu)，它承受著自身的重量、列車上設(shè)備的重量，以及旅客和貨物的重量。此外，它還將承受通過車鉤傳遞的牽引力荷載、車輛掛接時(shí)的沖擊荷載、甚至承受機(jī)車、車輛發(fā)生碰撞時(shí)的巨大撞擊荷載。在加長版“復(fù)興號(hào)”車體的設(shè)計(jì)驗(yàn)證中，主要考察其在設(shè)計(jì)規(guī)范固定的各荷載工況下的強(qiáng)度、剛度和自振特性。

有限元科技認(rèn)為，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段，可通過建立基本的列車幾何模型，運(yùn)用CAE仿真技術(shù)進(jìn)行以下幾個(gè)方面的分析：

1、車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

2、車體模態(tài)

3、車體穩(wěn)定性

4、車體碰撞安全性

2、動(dòng)力學(xué)分析

列車在鋼軌上運(yùn)行，軌道接頭的不平順、鋼軌的波狀磨耗引發(fā)的輪軌脫離、因車輪擦傷、輪對(duì)的材質(zhì)不均勻、加工過程產(chǎn)生的輪對(duì)偏心、不圓等諸多因素都會(huì)引發(fā)輪軌的相互沖擊和振動(dòng)。這些相互沖擊和振動(dòng)都將直接影響加長版“復(fù)興號(hào)”在京高鐵線路運(yùn)地的平穩(wěn)性，為了列車上的乘客能享受愉快的旅程，那么就必須使用CAE仿真動(dòng)力學(xué)分析。

動(dòng)力學(xué)分析是用來確定慣性（質(zhì)量效應(yīng)）和阻尼起著重要作用時(shí)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動(dòng)力學(xué)特性的技術(shù)，有限元科技在針對(duì)此類動(dòng)力學(xué)問題中，應(yīng)用的技術(shù)包括：

1、斷裂損傷分析
2、疲勞分析
3、流體分析
4、結(jié)構(gòu)靜力分析

以上四點(diǎn)只是CAE仿真技術(shù)在“復(fù)興號(hào)”能安全行駛運(yùn)載旅客的其中幾個(gè)方面，還有其它未囊括的地方，我們有機(jī)會(huì)下次再補(bǔ)充做詳細(xì)說明。

最后，有限元科技小編告訴大家，京滬高鐵沿線有很多美麗的風(fēng)景，如長城、千佛山、泰山等，有機(jī)會(huì)可坐著牛逼的加長版“復(fù)興號(hào)”去游玩一下哈，雖然暑假已是很多年前的事了，但是時(shí)間擠擠總是有的，不要錯(cuò)過噢。

本文出自深圳市有限元科技有限公司官網(wǎng)：m.tyrp.net 轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明