本文将详细介绍基于Ansys APDL/GUI/Workbench全平台的Simpack车辆-柔性轨道联合仿真相关知识。

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01 Simpack车辆-柔性轨道联合仿真详情介绍

本教程主要针对广大Ansys 用户量身定制，无论是对Workbench，还是经典GUI界面，甚至APDL感兴趣的用户，均适用。

涵盖的详细知识点如下图所示：

Ansys中弹性体文件的建立过程

APDL

子结构缩减命令流讲解

GUI

Subsystem操作（待更）

Workbench

Spaceclaim钢轨建模

Workbench Mechanical子结构缩减

Simpack柔性轨实现

弹性体.fbi文件的生成（Ansys-Simpack接口）

弹性轨道.ftr文件编写

Simpack中简易车辆建立的详细过程

Simpack轮对建模

Simpack构架建模

Simpack整车模型

Simpack中刚弹耦合模型的搭接

刚性车辆与弹性轨道的耦合

弹性轨道ftr文件设置轨道基础连接

Simpack批量力元设置轨道基础连接

Simpack钢轨不平顺激励文件生成

Simpack内部生成不平顺（PSD法）

Simpack外部导入已有不平顺文件

Simpack外部激励文件.TRE的编写规则

Simpack车辆轨道耦合动力学模型计算后处理

Simpack柔性体变形动画

Simpack轮轨力提取

Simpack脱轨系数提取

Simpack轮重减载率提取

Simpack车体振动加速度提取

Simpack车辆平稳性Sperling指标提取

基于APDL命令流建立钢轨模型如下图所示：

该模型为21m60轨，枕间距为0.6m，材料为钢材，密度7850，杨氏模量2.1e11，泊松比0.3（均采用kg，m，Pa国际单位）。

基于Workbench界面建立钢轨模型下图所示：

上述均为有限元Ansys操作过程截图，进行钢轨的模态分析，分析截断频率为1500Hz，前四阶频率分别如图所示：

接下来进行柔性轨道导入Simpack中，再生成好的fbi文件后继续进行ftr文件编写，简要如图所示：

柔性轨道制作完成效果如图所示：

车辆建模最终效果如图所示：

刚柔耦合搭接效果展示：

计算后动画效果如下：

计算所得钢轨位移时程图如下：

如上图所示，在无不平顺情况下，钢轨位移最大值在0.4mm左右，与Matlab编程结果对比基本无差别。

讲解中力攻Ansys接口，以实现将适用人群从Abaqus 的使用者扩展至广大Ansys 使用者，建立完整、独立、独创  、准确的体系  ，学者可以以此为例，对毕业设计或是项目需求提供一份贴心的手把手教学算例 。

02 车辆-轨道耦合动力学未来展望

铁路大系统耦合动力学极为复杂，在公关相关领域的问题时，还是颇费周折，并不是特别的顺利。

列车-线路减隔震的研究可参考上述讲解进行深化，将继续推进土木工程领域下部基础的振动问题，例如：列车-线路-桥梁、列车-桥梁、等扩展问题。

桥梁种类繁多，悬吊类、梁类、拱类各式各样，其内部振动问题也是不同，但铁路系统中，桥梁类型主要选择简支梁进行施工，相比于特定的复杂桥梁，简支梁桥更具典型，因此，后续将以简支梁为例。

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课程名称：

《ABAQUS-Simpack车辆-柔性轨-浮置板耦合动力学20讲》

课程适合人群：

1.学习型仿真工程师

2.理工科院校学生

3.从事铁路轨道交通、车辆工程等分析的工程师

4.Abaqus和Simpack软件学习和应用者

课程讲师：

名师昵称：兮枫如秋

技术专长：兮枫如秋老师在轨道交通领域具有广泛的知识储备，擅长车辆轨道动力学编程、CAE有限元仿真及橡胶非线性分析，精通动力显示积分求解，可以熟练运用Matlab、Abaqus、Ansys等工具进行结构动力学、地震分析及车轨、车桥、轨桥耦合分析，专业能力非常全面。

课程内容概览：

课程涵盖了Abaqus和Simpack在车辆-柔性轨-浮置板耦合动力学分析中的全面应用，包括Abaqus中柔性文件的建立过程、Simpack中柔性轨道和柔性体的编写与生成方法、Simpack中车辆建立的详细过程、刚柔耦合模型的搭接、不平顺激励文件的生成以及计算后处理等关键内容

1.ABAQUS中柔性文件的建立过程

• 柔性钢轨的建模：详细讲解在Abaqus中如何建立柔性钢轨的模型。
• 柔性钢弹簧浮置板建模：介绍钢弹簧浮置板的建模方法及其在Abaqus中的实现

2.Simpack中柔性轨道和柔性体的编写与生成方法

• 柔性轨道.Ftr文件编写：讲解如何在Simpack中编写柔性轨道的.Ftr文件。
• 柔性体.Fbi文件的生成：介绍通过Abaqus-Simpack接口生成柔性体.Fbi文件的方法。

3.Simpack中车辆建立的详细过程

• Simpack轮对建模：详细讲解Simpack中轮对的建模步骤。
• Simpack构架建模：介绍车辆构架的建模方法。
• Smpack整车搭接：展示如何将轮对、构架等部件搭接成整车模型

4.Simpack中刚柔耦合模型的搭接

• 柔性轨道和刚性轮对的刚柔耦合搭接：讲解如何在Simpack中实现柔性轨道和刚性轮对的耦合。
• 钢轨-浮置板-基础连接的搭接：介绍钢轨、浮置板和基础之间的连接及搭接方法。

5.Simpack钢轨不平顺激励文件生成

• Simpack内部生成不平顺（PSD法）：讲解如何在Simpack内部使用PSD法生成不平顺激励文件。
• Simpack外部导入已有不平顺文件：介绍如何导入外部已有的不平顺文件。
• Simpack外部激励文件.TRE的编写规则：详细讲解.TRE文件的编写规则。

6.Simpack车辆轨道耦合动力学模型计算后处理

• Simpack柔性体变形动画：展示如何查看柔性体的变形动画。
• Simpack轮轨力提取：介绍如何提取轮轨力。
• Simpack脱轨系数、轮重减载率、车体振动加速度、车辆平稳性Sperling指标等提取：详细讲解各项动力学参数的提取方法

课程特色：

• 系统性：课程从Abaqus建模到Simpack仿真，再到结果后处理，覆盖了车辆-柔性轨-浮置板耦合动力学仿真的全过程。
• 实用性：课程结合具体实例，详细讲解每一步的操作方法和注意事项，具有很强的实用性。课程不仅介绍了理论知识，还通过实际案例展示了如何应用这些软件进行仿真分析，详细讲解每一步的操作方法和注意事项，具有很强的实用性。也为从事铁路轨道交通、车辆工程等分析的工程师提供了宝贵的实践经验
• 深入性：不仅讲解基本操作，还深入探讨了一些高级功能和技巧，如刚柔耦合模型的搭接、不平顺激励文件的生成等。

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