暑运开始全球最长列车开跑京沪，CAE仿真做了哪些？

7月1日，2018年暑运拉开大幕，由我国自行研制的全球最长高铁列车——16辆长编组“复兴号“将正式上线运营，开跑京沪，它总共长414.26米，有1193个座位。厉害了，我们的高铁。厉害了，我们的国家！

感叹之余，你可知道CAE仿真分析在这一复杂工程里头发挥了多么不可或缺的作用嘛？下面，就让有限元科技（元王/深圳市有限元科技有限公司）小编来跟大家简单介绍一下吧，包括CAE仿真在京沪铁路线路土木工程建设和高铁列车设计中典型应用两部份内容。

（一）土木工程建设CAE仿真分析

1、岩土工程

据我们所知，京沪高铁线路全长1318公里，沿线的工程地质条件主要是软土、松软土分布广泛，尤其是武清-沧州松软土、丹阳-上海软土，埋深变化大，软土层厚、强度低，工程性质差，那么在2008年开工建设京沪线路时，技术人员就需应用CAE仿真技术对岩土的结构、孔隙、密度、应力历史、荷载特征、孔隙水及时间效应等等做出专业分析。

有限元科技凭借十余年的工程经验和技术背景，认为针对此类岩土工程，目前主流仿真软件可以进行分析内容包括：

1、 边坡、基坑、隧道、大型地下洞室、堤防、桩基、码头、大坝、桁架等或其它复杂结构的应力、应变、拉压弯剪扭等。

 2、土木工程开挖、建筑、回填引起的地基或建筑的应力、变位、渗流、固结、沉降等变化过程仿真。

 3、桩土共同作用分析

 4、土壤切削

 5、复杂系统的碰撞、打击(打桩)、地震、损伤、裂缝、破碎、屈曲、爆破、地震、蠕变、水击、热分析、热固耦合等高度非线性仿真计算、安全评估等。

桥梁工程

京沪高铁线路跨过海河、黄河、淮河、长江四大水系，经过长度50公里以上的特大桥就有5坐，其中京沪高铁丹阳至昆山段特大铁路桥，全长164.851公里，是世界第一长桥。可见，承载列车跨江越河的是建在桥梁上的铁路线路，在施工过程中必须考虑桥梁的安全和稳定性，包括考虑预应力、混凝土徐变、移动荷载等问题以及分阶段施工仿真是桥梁结构分析的难点。桥梁的整桥静力分析、动力学分析、抗震分析以及车——桥耦合动力学分析也是需要考虑的重点。

有限元科技在针对桥梁工程项目分析中，应用目前主流CAE仿真软件可以进行分析内容包括：

1、 桥梁预应力钢筋松弛、混凝土徐变、开裂、压溃以及结构温度应力等因素的影响

2、箱梁的畸变应力，剪力滞效应以及桥粱构件与支撑部位的接触

3、风力对桥梁的影响，如涡流激振、抖振等

 4、桥梁地震响应分析的多点激励谱分析

（二）高铁列车设计CAE仿真设计

1、设计验证分析

加长版“复兴号”车体是主要的承载结构，它承受着自身的重量、列车上设备的重量，以及旅客和货物的重量。此外，它还将承受通过车钩传递的牵引力荷载、车辆挂接时的冲击荷载、甚至承受机车、车辆发生碰撞时的巨大撞击荷载。在加长版“复兴号”车体的设计验证中，主要考察其在设计规范固定的各荷载工况下的强度、刚度和自振特性。

有限元科技认为，在设计开发阶段，可通过建立基本的列车几何模型，运用CAE仿真技术进行以下几个方面的分析：

1、车体结构强度

2、车体模态

3、车体稳定性

4、车体碰撞安全性

2、动力学分析

列车在钢轨上运行，轨道接头的不平顺、钢轨的波状磨耗引发的轮轨脱离、因车轮擦伤、轮对的材质不均匀、加工过程产生的轮对偏心、不圆等诸多因素都会引发轮轨的相互冲击和振动。这些相互冲击和振动都将直接影响加长版“复兴号”在京高铁线路运地的平稳性，为了列车上的乘客能享受愉快的旅程，那么就必须使用CAE仿真动力学分析。

动力学分析是用来确定惯性（质量效应）和阻尼起着重要作用时结构或构件动力学特性的技术，有限元科技在针对此类动力学问题中，应用的技术包括：

1、断裂损伤分析
2、疲劳分析
3、流体分析
4、结构静力分析

以上四点只是CAE仿真技术在“复兴号”能安全行驶运载旅客的其中几个方面，还有其它未囊括的地方，我们有机会下次再补充做详细说明。

最后，有限元科技小编告诉大家，京沪高铁沿线有很多美丽的风景，如长城、千佛山、泰山等，有机会可坐着牛逼的加长版“复兴号”去游玩一下哈，虽然暑假已是很多年前的事了，但是时间挤挤总是有的，不要错过噢。

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