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专利号: 2018110525803
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种车轮踏面缺陷模拟方法,其特征在于,应用于电子设备,所述方法包括:获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息,所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围;

基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度,具体包括:在所述踏面缺陷区域长度范围内产生车轮踏面缺陷长度初始值;

基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度;

计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线;

基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线;

基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷;

其中,若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤,则所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括:其中,0≤z≤l,Xp(z)为位移激励曲线,l为扁疤长度, r为该目标车轮的半径;

或者,若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤经过多次磨损之后的旧扁疤,所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线的计算公式包括:上式中,

Xp(z)为位移激励曲线;

l为扁疤长度;

a为确定过渡范围的常量;

r为该目标车轮的半径;

z<0时,Xp(z)=0,z>z2时,Xp(z)=Xp(2z2-z);

或者,若所述车轮踏面缺陷为车轮剥离,所述计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线步骤,包括:通过预设计算公式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的初始位移激励曲线,其中,所述预设计算公式为:其中,

上式中,0≤y≤l,r为该目标车轮的半径,R为轨道顶面的曲率半径,l为剥离长度,d为剥离深度,d与l满足预设比例关系;

从计算得到的每个初始位移激励曲线中选取多个坐标点;

在每个坐标点的纵坐标的坐标数值范围内进行随机取值,并基于随机取值的坐标数值更新每个坐标点的纵坐标,以生成每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线。

2.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法,其特征在于,所述基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度的递推计算公式为:Xn+1=(qXn+c)mod M

上式中,Xn和Xn+1为随机产生的车轮踏面缺陷长度序列;

M为模数,取值范围为:M>0;

q为乘子,取值范围为:0

c为偏移量,取值范围为:0≤c≤M;

X0为车轮踏面缺陷长度初始值,取值范围为:0≤X0≤M。

3.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法,其特征在于,所述基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线的步骤,包括:根据该目标车轮的圆周半径确定该目标车轮在轨道顶面上的预设范围;

基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在该预设范围内产生服从均匀随机分布的所述踏面缺陷区域数量个位移激励曲线。

4.根据权利要求1所述的车轮踏面缺陷模拟方法,其特征在于,所述基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷的步骤,包括:将所述随机分布的多个位移激励曲线输入到用于轮轨接触行为研究的显式有限元仿真模型中,以等效模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷。

5.一种车轮踏面缺陷模拟装置,其特征在于,应用于电子设备,所述装置包括:获取模块,用于获取用于模拟目标车轮的车轮踏面缺陷的配置信息,所述配置信息包括踏面缺陷区域数量和踏面缺陷区域长度范围;

长度生成模块,用于基于所述配置信息随机生成所述踏面缺陷区域数量个所述踏面缺陷区域长度范围的车轮踏面缺陷长度;

计算模块,用于计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线;

曲线生成模块,用于基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在轮轨接触界面的预设范围内生成服从随机分布的多个位移激励曲线;

模拟模块,用于基于所述随机分布的多个位移激励曲线模拟所述目标车轮的车轮踏面缺陷;

所述长度生成模块,具体用于在所述踏面缺陷区域长度范围内产生车轮踏面缺陷长度初始值,并基于所述车轮踏面缺陷长度初始值在所述踏面缺陷区域长度范围内随机产生踏面缺陷区域数量个的车轮踏面缺陷长度;

所述计算模块,具体用于:

若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤,则通过以下计算公式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线:其中,0≤z≤l,Xp(z)为位移激励曲线,l为扁疤长度, r为该目标车轮的半径;

或者,若所述车轮踏面缺陷为车轮扁疤经过多次磨损之后的旧扁疤,则通过以下计算公式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线:上式中,

Xp(z)为位移激励曲线;

l为扁疤长度;

a为确定过渡范围的常量;

r为该目标车轮的半径;

z<0时,Xp(z)=0,z>z2时,Xp(z)=Xp(2z2-z);

或者,若所述车轮踏面缺陷为车轮剥离,则通过以下方式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线:通过预设计算公式计算随机生成的每个车轮踏面缺陷长度对应的初始位移激励曲线,其中,所述预设计算公式为:其中,

上式中,0≤y≤l,r为该目标车轮的半径,R为轨道顶面的曲率半径,l为剥离长度,d为剥离深度,d与l满足预设比例关系;

从计算得到的每个初始位移激励曲线中选取多个坐标点;

在每个坐标点的纵坐标的坐标数值范围内进行随机取值,并基于随机取值的坐标数值更新每个坐标点的纵坐标,以生成每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线。

6.根据权利要求5所述的车轮踏面缺陷模拟装置,其特征在于,所述曲线生成模块,具体用于根据该目标车轮的圆周半径确定该目标车轮在轨道顶面上的预设范围,并基于计算得到的每个车轮踏面缺陷长度对应的位移激励曲线在该预设范围内产生服从均匀随机分布的所述踏面缺陷区域数量个位移激励曲线。