【原创】吐血奉献：铁路轨道有限元分析

yiby

接着是加载求解：为了得到P-D曲线，进行一次求解后，应该将加载节点的位移值予以保存。
篇幅问题，只对400号节点的加载及求解情况详细介绍，作为示范。其他的节点情况类似处理。
  
/SOLU                    ！ 进入求解器
F,400,FY,-105         ！对加载节点施加竖向载荷
F,400,FZ,50            ！对加载节点施加横向载荷
SOLVE                   ！求解
FINISH   
/POST1                 ！ 进入通用后处理器。
SET,LIST               ！读入结果数据
*GET,D_50,NODE,400,U,Z          ！将加载节点的横向位移保存为标量参数D_50
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,45
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_45,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,40
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_40,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,35
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_35,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,30
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_30,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,25
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_25,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,20
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_20,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,15
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_15,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,10
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_10,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,5
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_5,NODE,400,U,Z  
FINISH
  
/SOLU
FDELE,400,FZ
F,400,FZ,0
SOLVE
FINISH   
/POST1   
SET,LIST
*GET,D_0,NODE,400,U,Z  
SAVE,rail_FN400,db                ！ 保存数据库  
FINISH

yiby

对命令流的一个补充说明：
*GET,D_50,NODE,400,U,Z
*GET表示获取数据，为ANSYS的内部命令；
D_50是保存所获取数据的参数的名称，命名格式与ANSYS文件的命令要求是相同的，就是要求英文字母开头，只能是英文字母、数字和下划线的组合，而且还有长度限制；
NODE表示获取的是与节点相关的数据；
400表示节点的编号；
U表示获取的是节点位依结果；
Z表示是Z方向的位移结果。

yiby

将这一系列的标量参数提取出来，就可以划去P-D（载荷-位移）曲线了。本人用Matlab对这些数据进行处理，结果如图所示。

yiby

上图中，下面由5行文字、公式，分别是加载节点的编号、偏移轨道中心距离以及对应不同加载节点的D_P曲线拟合公式。
由图很容易知道在横向位移与横向力之间存在着一种非常明显的线性关系。直线的斜率对应公式的载荷常数，直线的截距对应的是竖向载荷所引起的横向位移（偏心载荷效应）。
另一方面，直线的斜率刚好就是轨道的等效柔度了！注意：是轨道等效柔度！！！
由振动力学知识知道，刚度是柔度的倒数，因此，轨道的等效刚度就算是计算出来了。（注意：这里用了“算是”一词，是有其深刻含义的，敬请继续关注）

yiby

补充一点：上面给出的等效柔度、等效刚度是经过平均化处理了的。严格说来对应每一个位置都可以得到一个等效值。

yiby

西南交大的校训里面有“严谨治学”四个字，这是极其重要的！
注意到我们施加的载荷是集中载荷，且就是加在载荷节点上面。由弹性力学的基本知识，马上就会有一个反应：集中载荷在作用点处会不会产生应力集中效应呢？一旦应力集中发生了，那该点的结果就肯定包含了较大的误差成分，对结果的影响将是难以意料的。所以，在后处理中，将加载节点位置的变形进行放大，仔细观察，如图所示。

yiby

由图可知，应力集中问题比较突出，轨道变形在加载节点位置有局部失真。这说明前面所拟合出来的D-P曲线包含一定的误差成分了。
科学研究的过程就是这样的一个：问题出现-->解决问题-->新问题出现--->解决新问题......反复的过程。
该如何解决这个问题？
注意到轨道是钢轨，具有很大的刚度，实际中局部发生大的突变的可能性不会很大。将变形的结果映射到钢轨的某一连续直线位置，然后通过拟合再求得突变（计算结果）位置的结果，这样就能较好地解决这种突变的问题，保证整体的连续性！
因此，接下来就是对结果的路径操作！

yiby

由于上面特定的原因，路径的定义就不应该是随意的了。很显然，路径应该定义成沿轨道方向，在同一Y（竖向高度）、Z（横向位置）的一系列的点所组成的直线。
再回顾建立三维模型的过程，我们是用拖拉操作实现的，那么加载节点经过拖拉后不是刚好形成一条直线吗？Good，That is it！
就取中跨两端轨头上的节点来定义路径。
选取中跨轨头上面加载节点一侧的所有节点，并显示其编号，如图所示。
  
NSEL，S，LOC，X，-284，284
NSEL，R，LOC，Y，94，100
NSEL，R，LOC，Y，-25.330，0
/PNUM,NODE,1
NPLOT  

yiby

说明：上面这个图是经过了动态模式显示的，或许这样的显示容易使人迷失方向感，不知道那些节点对应那些位置。解决这个问题的办法也很简单，只需将这些节点用表列出来即可。
NLIST,ALL, , ,XYZ,Y,Z,X  
  
如图所示。

我为技术狂

谢谢 楼上的仁兄 对我有很大的启发哦 !  
希望 多发好帖子

hubeiyiejian

好贴!

supflysky

强 强 强！！！

dong

谢谢！非常漂亮！

a51308

hao