A150重载轨道与车轮接触应力和变形(3)
1.2 课题相关简述
1.2.1 软件介绍
为了研究A150重载轨道与车轮接触应力和变形，需要几个软件的辅助，包括PROE软件、HyperMesh软件以及Ansys有限元分析软件。下面依次简单介绍所用软件的功能和在本课题中所使用的功能。
PRO/E软件：由成立于1985年的PTC(Parametric Technology Corporation)公司开发，1988年发行，是全方位的3D产品开发软件，它有零件设计模式，对零件进行独个设计；也有产品装配模式，能够把很多零件组装成一个整体；它还能进行工程图设计、模具开发、铸造件设计、造型设计等。它也是基于Web的协作和柔性工程解决方案，是三文CAD市场的领导者。主要特点包括参数化造型、模块化结构、基于特征的实体建模、3D实体模型和单一数据库及其全相关性。
HyperMesh软件：Hypermesh软件是美国Altair公司的产品，在CAE平台中，占有很高的地位，是CAE工程师们青睐的一个工具。它能够创新，也能研究，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面。在CAE工程技术领域, Hypermesh最著名的特点是它所具有的强大的有限元网格划分前处理功能。处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面，HyperMesh具有很好的速度，适应性和可定制性，并且模型规模没有软件限制。具有缩短工程分析时间、直观、高速高质量等特点。
Ansys有限元分析软件：在ANSYS软件中，可以进行很多分析。一是结构分析：包括静力学和动力学分析；二十流体分析，即气体和液体，但主要是液体；还有热分析、电场分析以及磁场分析等。它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。该软件典型的有限元分析过程包含三个步骤：创建有限元模型（前处理器）、施加载荷并求解（求解器）和查看结果（后处理器）。该课题就是沿用这个步骤进行研究分析。
1.2.2 研究方法和研究设想
材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。理论力学主要研究刚体的力学性能及运行规律，是力学的基础学科，由静力学、运动学和动力学三大部分组成。本课题的研究,结合材料力学和理论力学知识，采用三文接触有限元方法,通过PROE和HyperMesh进行结构建模和网格离散,采用三文接触单元和力学模型, 对A150重载轨道接触应力和接触变形进行分析，找出A150重载轨道的设计力学原理。
在上述三个步骤中，不管是建模还是离散分析，在ANSYS软件都能够一次性完成，但ANSYS建模精确度不够，并且网格离散的适当性以及准确性是后面计算的基础。在前面已经介绍，PROE软件是建立结构模型的重要工具，而HyperMesh软件是建立离散模型的有效途径，而ANSYS软件主要是进行有限元力学分析。这三个软件互相兼容，有效地提高了研究过程，并且也使各个过程达到最佳的结果，使出错率大大降低。
具体内容如下：1）采用PROE建立结构模型；2）采用HypreMesh建立离散模型；3）采用ANSYS建立力学模型；4）采用ANSYS进行力学分析；5）提出设计原理分析结论。