基于ANSYS的軌道車輛車輪與軌道接觸分析及優化設計

摘 要：針對特殊車輛中的軌道車輛車輪與軌道相互接觸的問題，結合赫茲接觸計算理論 [1-3]，改進計算因子。建立三維模型，并且對模型進行有限元分析[4-6]，得到位移及應力云圖。建立數學優化模型，對于結果進行優化。結合實例加以說明。

關鍵詞： 接觸分析；優化模型；優化分析

Abstract： To the wheel and the rail track vehicle special vehicle in mutual contact problems， combining with the theory of Hertz contact， improved calculation factor. The three-dimensional model is established， and the finite element analysis on the model， get the displacement and stress cloud chart. The mathematical optimization model is established to optimize the result. Combined with examples to illustrate.

Keywords： Contact analysis Optimization model Optimization analysis

1.概述

本文主要針對軌道車輛車輪與軌道之間的接觸問題建立模型，確定接觸問題為剛性和柔性接觸。對于高度非線性問題，運用ANSYS分析工具，在確定接觸區域及接觸時間前提下，仿真分析得到位移及應力的云圖，運用改進接觸分析計算因子，通過建立優化模型，對結果進行優化處理。

2.構建模型簡圖及確定相關參數通過調節優化參數的數值后，在施加載荷相同的情況下，車輪直徑一定的情況下，車輪和軌道截面的厚度在約束范圍內越大，應力造成的破壞范圍越小，最大應力的數值先減小，后增大，位移所顯示的形變量越小。當車輪和軌道截面厚度一定，車輪直徑在約束范圍內越大，最大應力先減小后增大，位移顯示的形變量較大。在厚度選擇26.82mm接近27mm，輪徑在接近1050mm時，整個最大應力小，形變小，符合優化要求。

6.結束語

本文在分析軌道車輛輪軌接觸問題中，構建剛柔接觸分析模型，以實際車型設定相關參數，ANSYS軟件對模型仿真分析處理，對于處理結果，構造優化模型，確定優化函數，運用改進算子的零階法對模型進行處理，得到較為精確的仿真結果。

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作者簡介：王萌（1989 -）四川大學碩士研究生，研究方向：工業機器人及有限元分析。