基于ANSYS的轨道车辆车轮与轨道接触分析及优化设计
摘要：针对特殊车辆中的轨道车辆车轮与轨道相互接触的问题，结合赫兹接触计算理论 [1-3]，改进计算因子。建立三维模型，并且对模型进行有限元分析[4-6]，得到位移及应力云图。建立数学优化模型，对于结果进行优化。结合实例加以说明。
关键词： 接触分析；优化模型；优化分析
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
本文主要针对轨道车辆车轮与轨道之间的接触问题建立模型，确定接触问题为刚性和柔性接触。对于高度非线性问题，运用ANSYS分析工具，在确定接触区域及接触时间前提下，仿真分析得到位移及应力的云图，运用改进接触分析计算因子，通过建立优化模型，对结果进行优化处理。
2.构建模型简图及确定相关参数通过调节优化参数的数值后，在施加载荷相同的情况下，车轮直径一定的情况下，车轮和轨道截面的厚度在约束范围内越大，应力造成的破坏范围越小，最大应力的数值先减小，后增大，位移所显示的形变量越小。当车轮和轨道截面厚度一定，车轮直径在约束范围内越大，最大应力先减小后增大，位移显示的形变量较大。在厚度选择26.82mm接近27mm，轮径在接近1050mm时，整个最大应力小，形变小，符合优化要求。
6.结束语
本文在分析轨道车辆轮轨接触问题中，构建刚柔接触分析模型，以实际车型设定相关参数，ANSYS软件对模型仿真分析处理，对于处理结果，构造优化模型，确定优化函数，运用改进算子的零阶法对模型进行处理，得到较为精确的仿真结果。
参考文献：
[1]张雪珊，肖新标，金学松.高速车轮椭圆化对车辆系统行为的影响[J].机械工程学报
2010，46（16）：67—73.
[2]侯传伦.翟婉明.邓锐. 曲线磨耗状态下轮轨弹塑性接触有限元分析[期刊论文]-中国铁道科学2009，30（5）
[3]金学松，温泽峰，王开云.钢轨磨耗型波磨计算模型与数值方法[J].交通运输工程学报， 2005，5（2）：12～17.
[4]张卫华. 空间状态轮轮（轨）接触点计算方法[期刊论文]-中国铁道科学2006，27（4）
[5]刘法炎.接触应力计算的改进方法 1992
[6]雷腾.轮轨接触应力的计算与分析[期刊论文]-中国铁道科学 1999年