SIMPACK轮轨接触模型详解

"SIMPACK是一款强大的动力学仿真软件，尤其在铁路车辆动力学领域有广泛应用。本文档介绍了SIMPACK中的轮轨接触模型，包括不同类型的接触建模方式，以及它们在不同应用场景下的使用。文档详细阐述了SIMPACK的轮轨模块特点，并提供了车辆动力学的基础理论，建模过程，以及前处理、后处理的方法。" SIMPACK是一款多体动力学仿真软件，特别适合于铁路车辆系统的动态分析。其轮轨模块提供了多种非线性接触模型，如单点接触模型，适用于小摇头角的干线服役或舒适度评估；正向位移、负向约束力的准弹性接触模型，用于小摇头角的舒适度评估或大摇头角的脱轨场景分析；以及接触弹簧模型，适用于小摇头角的脱轨场景和大摇头角的短线运输或货车分析。这些模型通过表评估和在线评估两种方式，可以根据实际工况选择合适的建模方式。 文档首先介绍了SIMPACK在工程中的应用背景，特别是轮轨模块的独特特性，比如能够精确模拟复杂的轮轨交互作用。接着，深入探讨了车辆动力学的基本理论，包括多体系统理论、轮轨接触的准线性化处理、等效圆弧踏面的概念以及轮轨接触函数的计算方法。这部分内容为理解和建模奠定了基础。 在建模部分，文档详细讲解了前处理的步骤，如模型的构建、轨道车辆的拓扑结构定义、轮轨坐标系的选择以及建模策略。此外，还详细描述了轨道、轮对和转向架的建模过程，包括轨道定义、轮对的基本参数设定、二轴转向架的建模方法，以及新版本软件中的改进。 接着，文档介绍了如何建立常规车辆和列车模型，包括无轮轨函数的车辆模型、车辆铰接及力元的设定、轨道描述以及车辆仿真的方法。同时，还涵盖了客车建模的具体细节。 对于动力学分析，文档提供了各种计算方法，如基本计算、主要分析方法、线性系统矩阵和时间积分等。后处理模块则包括了2D和3D显示、运动视图、时间积分结果分析、模型检测以及线性系统矩阵的进一步处理等。 最后，文档提到了高级建模技术，如径向转向架的仿真和并行仿真技术，这为复杂系统的分析提供了更深层次的支持。 这份文档全面地介绍了SIMPACK在铁路车辆动力学领域的应用，涵盖了从理论基础到实际建模和分析的全过程，对于理解轮轨接触模型及其在SIMPACK中的实现具有极高的参考价值。