HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用
16_HyperMesh在车辆减振器热学特性仿真中的应用_么鸣涛
5 参考文献
[1] 俞德孚主编. 车辆悬架减振器的理论和实践[M]. 北京: 兵器工业出版社, 2003. [2] 么鸣涛, 顾亮, 管继富.车辆双筒式减振器热物性影响规律分析[J]. 四川大学学报（工程 科学版）, 2011, 43(2): 241- 246. [3] 张胜兰, 郑冬黎, 郝琪等编著. 基于 HyperWorks 的结构优化设计技术[M]. 北京: 机械 工业出版社, 2008. [4] 李楚林, 张胜兰, 冯樱等编著. HyperWorks 分析应用实例[M]. 北京: 机械工业出版社, 2008.
关键词: HyperMesh，减振器，热学特性，阀系
0 概述
车辆筒式减振器目前已成为一种比较理想的被动悬架减振器， 它解决了高频响应补油不 足的缺陷，提高了临界速度和工作液抗乳化性能[1]，在车辆悬架系统中应用较为普遍。但工 作液温升过高导致减振器温度达到并超过密封元件所能承受的极限温度后， 会加速密封元件 的老化并容易引起减振器漏油现象， 目前高温工况下减振器油液泄露问题成为其可靠性设计 尚需解决的基本问题[2]。减振器的热容量和散热能力对其可靠性起到了至关重要的作用，但 由于涉及机械设计、传热学、热力学、流体力学等跨学科的专业知识，目前国内外对此进行 的研究工作较少，鉴于这种情况，系统分析与研究了车辆筒式减振器的热学特性，以期对其 可靠性设计的研究提供参考。车辆筒式减振器二维模型简图如图 1 所示。
2 计算结果图
将流体网格以 Fluent 的.cas 格式输出到 CFX 进行计算， 仿真得出不同时刻 （第 10 秒， 第 15 秒，第 20 秒，第 25 秒，第 30 秒）的减振器油液温度场分布状况云图如图 4~8 所示， 图 9 为 30 秒内流场控制域的平均温升曲线。
Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用
10.16638/ki.1671-7988.2017.16.053Hypermesh在动力总成悬置系统NVH改进中的应用张兴，王方，彭宜爱（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）摘要：文章以一款MPV车型整车NVH中特定工况下噪声优化改进为例，介绍运用Altair公司的Hypermesh软件对悬置支架进行建模分析，确定悬置支架结构设计缺陷，并根据分析结果进行结构优化再分析。
通过改进实物验证表明该软件有利于快速改进悬置支架零部件结构在NVH性能中的设计缺陷，并为后续此类零部件结构设计提供思路。
关键词：悬置；支架；NVH；Hypermesh中图分类号：U467 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)16-152-03Application of Hypermesh in NVH improvement of powertrain mount systemZhang Xing, Wang Fang, Peng Yiai（Anhui Jianghuai Automotive group Co., Ltd., Anhui Hefei 230601）Abstract: In this paper, an example of the noise optimization improvement in the NVH of a MPV vehicle is introduced, using the Hypermesh software of Altair Company to analyze the suspension bracket, to determine the structural design defect of the suspension bracket, and to analyze the structural optimization according to the analysis result. The improved physical verification shows that the software is propitious to improve the design defects of the structure of the suspension bracket parts in the NVH performance, and to provide some ideas for the structural design of these parts.Keywords: Mount; Bracket; NVH; HypermeshCLC NO.: U467 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-152-03概述随着汽车工业的快速发展和人们生活水平的提高，消费者对于汽车舒适性的要求越来越高，整车NVH性能越来越被消费者重视。
HyPermesh二次开发在乘用车接头刚度仿真分析中的应用
HyPermesh二次开发在乘用车接头刚度仿真分析中的应用作者：王鹏杨建森武振江曹建吴杨来源：《汽车科技》2020年第04期摘要：接头是白车身框架结构的重要组成部分，接头刚度分析作为乘用车刚度性能开发中必不可少的分析项目，通常在创建局部坐标系、施加边界条件、创建载荷步以及设置求解控制参数方面进行大量的重复工作。
为减少重复性劳动，本文以接头基础网格模型为输入，利用Hypermesh二次开发功能，采用Tcl/Tk语言编写了接头刚度分析过程中局部坐标系创建、载荷施加、载荷步创建以及求解控制参数设置的自动化程序，可大幅提高分析效率，提高分析结果的准确性和一致性。
关键词：接头刚度;CAE;二次开发;Tcl/Tk程序中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2020）04-0030-07王鹏毕业于武汉理工大学，硕士。
现就职于中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司，任CAE分析工程师。
主要研究方向：CAE仿真分析自动化。
1Hypermesh二次开发关键技术Hypermesh界面和二次开发语言都为Tcl（ToolCommand Language），Tcll司Perl、JavaScript、Born、Korn一样，是一种脚本语言，具有语法简单、无需编译、不依赖平台等特点。
Hypermesh基于Tel提供了4类二次开发命令：TelGUI Commands、Tcl Modify Commands、Tcl QueryCommands、Utility Menu Commands。
其中第一类和第三类命令以“hm_”开头，分别进行界面控制和提取模型信息，第二类和第四类命令以“*”开头，分别进行执行操作和按钮等控制。
Hypermesh启动后，所有的操作命令都保存在工作目录下的eommand.cmf本文件中。
在command.cmfSC件中提取相应操作的宏命令，即可作为一段可执行的Tcl Mod曲Commands。
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用
HyperWorks 在汽车零部件有限元分析中的应用1 概述随着计算机辅助设计和制造技术的日趋成熟，设计人员迫切需要一种能对所做的设计进行快速、精确评价分析的工具，而不再仅仅依靠以往积累的经验和知识去估计。
Altair 公司HyperWorks 软件正是这样一个有效的工具。
他能与常用的CAD 软件相集成，实现"设计－校核－再设计"的功能，可以轻松的直接从CAD 软件中读取几何文件，并将最终的仿真计算结果反馈到CAD 几何模型的设计中。
同时由于有限元计算的高精度，可以减少试验次数，大大降低产品开发成本，缩短产品开发周期，提高产品设计质量。
本文通过两个案例，阐述了如何利用HyperWorks 软件简化边界条件及计算复杂结构的强度，并通过与理论解的对比，验证HyperWorks 软件在有限元计算方面的准确性。
2 案例一：摩擦片从动盘的强度计算由于摩擦片的形状比较特殊，九个叶片和内部八根加强筋呈同心圆分布，本案例介绍了如何灵活使用简化方法划分有限元网格及简化加载。
摩擦片从动盘的几何模型如图 1 所示。
2.1 摩擦片从动盘有限元模型的建立由上述图1 可见，摩擦片从动盘的九个叶片和八根加强筋呈同心圆分布，因此在划分此摩擦片从动盘有限元模型时可以将划分过程分成两部分：内圈加强筋部分和叶片部分，在接合部分进行局部修改缝合。
首先可以将内圈几何模型分成八部分，叶片分成九部分，分别选取其中的一片进行网格划分，如图2 所示。
再使用HyperMesh 的旋转功能Rotate 划分出整个网格，最后进行局部缝合，这样，整个摩擦片从动盘的2D 网格就完成了，继续使用3D 中的拉伸功能，完整的三维网格就建立成功了，如图 3 所示。
2.2 材料和边界条件该摩擦片从动盘采用QT450 制成，其材料参数如表1 所示。
模型的强度不仅与模型的建立有关，还和模型边界条件的定义有密切关系。
上述摩擦片在运行过程中靠外围的九个叶片的相互摩擦来其到制动作用。
基于HyperWorks某厢式列车外气动性能分析
基于HyperWorks某厢式列车外气动性能分析作者：暂无来源：《专用汽车》 2015年第11期张晨陕西重型汽车进出口有限公司陕西西安 710200摘要：为提高某厢式列车的空气动力学性能，利用Altair公司有限元软件HyperWorks中的Virtual Wind Tunnel工具进行某厢式列车外流场分析。
相较于传统CFD分析软件，VirtualWind Tunnel采用流程化定制，能够避免很多其他因素干扰。
根据最终分析结果，提出通过增加导流罩来优化整车外气动性能。
结果表明：增加导流装置后整车风阻系数较原来有显著降低，该方法为厢式列车气动性能优化设计提供理论依据。
关键词：VirtualWind Tunnel 厢式列车气动性能流程化优化中国分类号：U4 61.1文献标识码：A文章编号：1004-0226(2015)11-0102-04第一作者张晨，男，1986年生，助理工程师，从事车辆整车设计。
1引言近年来，全世界的汽车制造商都依赖于耗时的风洞试验和计算流体动力学(CFD)仿真来研究汽车的空气动力学性能。
今天，快速的计算机系统和尖端的数值方法允许人们在短时间内研究复杂的流动结构。
在汽车的研发过程中，风洞试验仍然是个不可或缺的过程，同时CFD风洞仿真也越来越受欢迎，它的运用大大减小了实际所需的风洞试验次数。
完成汽车风洞试验仿真不是一个简单的任务。
从模型的准备，到网格划分和CFD模型的建立，最后到计算和后处理，整个工作流程复杂且耗时。
汽车外流场仿真的特点是：几何复杂（如发动机舱）、边界条件（如旋转轮胎和滑移地面）不稳定，而且流场十分紊乱，特别是在汽车的尾部。
在这种背景下，流程定制化的环境、可靠的精确性，以及可扩展和稳健的CFD求解器，将成为未来风洞仿真的主流方式。
本文利用Altair公司高度流程定制化的CFD工具Virtual Wind Tunnel对某厢式列车进行整车外流场CFD模拟，并通过增加车辆辅助装置对其外气动性能进行优化，优化后该车型整车风阻系数有明显降低，为整车降油耗提供设计方向。
基于Hypermesh的车身空腔模态仿真分析
10.16638/ki.1671-7988.2018.16.098基于Hypermesh的车身空腔模态仿真分析章超，刘润琴，董婷（长安大学汽车学院，陕西西安710064）摘要：以某车身为研究对象，建立其三维简化模型，然后导入Hypermesh软件进行处理，最后通过Hypermesh仿真求解出该车身的200Hz以下的频段声腔模态，并对其进行分析和评价。
关键词：Hypermesh；声腔模态；仿真；分析；评价中图分类号：U461.99 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2018)16-273-02Model simulation analysis of body cavity based on HypermeshZhang Chao, Liu Runqin, Dong Ting( School of Chang an automobile institute, Shaanxi Xi'an 710064 )Abstract:Take a body as the research object, establish a three-dimensional simplified model, and then import Hypermesh software for processing. Finally, through Hypermesh simulation, the frequency band mode of the body under 200Hz is solved and analyzed and evaluated.Keywords: Hypermesh; Cavity mode; Simulation; Analysis; EvaluationCLC NO.: U461.99 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2018)16-273-02引言当今汽车噪声作为汽车的重要性能指标，消费者对车辆性能的声学特性的要求也更加重视起来。
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用
HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用Application in Aerodynamics of Train ofHyperMesh摘要: 本文结合HyperMesh软件和Fluent仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模和仿真方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学计算模型，获得列车周围流场分布和表面压力分布特性，为车辆设计的改进提供参考。
关键词:流场 空气动力 HyperMeshAbstract Combining with the software of HyperMesh and Fluent, the paper discussed a quick simulation method of aerodynamics. Take some high-speed EMU for example, the 3D model of train is built, the flow field and the pressure around train is acquired. The conclusion offered reference for design.Key words:flow field, aerodynamics, HyperMesh1概述随着我国铁道车辆和线路装备水平的发展，列车的运营速度越来越高。
200公里动车组和300公里动车组相继开通运营，高速动车组给交通运输带来了巨大的便利的同时，也给车辆设计带来很大的挑战。
其中，高速运行时的空气动力学特性就是高速车需要克服的难点之一，它直接关系到列车的运行安全性和舒适性，同时对于减少空气阻力和节能有很大的贡献。
空气动力学的研究通常通过试验的方法获得各种数据，比如比例模型的风洞试验或整车的线路试验。
但比例模型的风洞试验成本比较高，有时为了获得最优的方案需要做很多试验模型，更增加了设计成本的支出。
整车的线路试验是在车辆设计完成之后进行的工作，一般带有一种验证性的成分。
HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用
HyperWorks复合材料仿真优化技术及应用复合材料以其比强度、比模量高，耐腐蚀、抗疲劳等优点，在工业界得到了越来越多的应用。
特别是在航空航天方面，由于钢铁和有色合金很难满足日趋苛刻的重量、力学等设计性能要求，复合材料更是得到了广泛的应用。
波音787和A350飞机的复合材料用量都超过50%，同时也在研发过程中面临许多重大挑战，除了大量的小样件和部段试验件的试验测试，仿真优化技术也是解决各种技术难题，缩短研发周期的重要技术手段。
Altair 公司是世界领先的工程设计技术开发者，旗舰产品HyperWorks软件包含了HyperMesh、OptiStruct、RADIOSS、MotionView、HyperStudy等著名模块，是全球领先的企业级产品创新解决方案。
过去10年，Altair公司投入巨大的人力物力，跟航空工业界紧密合作，基于HyperWorks软件平台，开发了复合材料建模、仿真、优化、可视化后处理等技术，目前已经在空客和波音等公司得到大量应用。
复合材料建模技术HyperMesh 是目前世界上最著名的CAE前处理软件，提供了无与伦比的建模功能和最广泛的CAD和CAE 软件接口。
针对复合材料，HyperMesh提供了专业的复合材料前处理模块HyperLaminate，具有直观便捷的用户界面（如图1所示），可以快速地对复合材料模型进行创建、检查和编辑，直观定义每一铺层的厚度、角度及材料属性（纤维及基体），定义各种复合材料失效准则等。
HyperMesh 支持ply+stack的复合材料铺层定义方式，即定义出各复合材料物理铺层的范围（用单元集表示），一个物理铺层对应一个ply卡片，然后通过stack卡片把各个ply按次序层叠起来，形成完整的层合板。
例如，复合材料T型长桁与蒙皮胶接结构可以通过图2所示的方法来定义。
采用ply+stack建模技术，可以方便地对复合材料层合板进行建模和编辑、三维显示和铺层方向显示等，如图3所示。
悬架整车性能Hypermesh有限元分析仿真试验指导书1
悬架整车性能Hypermesh有限元分析仿真试验指导书吉林大学汽车实验室编写：李静2013年10月一、实验目的(1)掌握应用有限元仿真方法分析悬架零部件的方法。
(2)了解有限元的基本思想，通过转向节强度分析实验，掌握有限元分析基本步骤。
(3)熟悉HyperMesh软件的面板，掌握HyperMesh10.0菜单布局结构，学习使用各类菜单操作。
二、实验用仪器设备及软件HyperMesh10.0能完成Hypermesh建模及计算的笔记本电脑或台式机。
三、操作步骤1．打开hypermesh,在User Profiles 窗口选择Nastran选项图1 选择求解器2．导入模型,如图2所示,三中方式任选其一:a.File >Openb.File >Importc.单击工具栏上的Import按钮单击主菜单栏上方工具栏的按钮,使模型以带表面和边框的形式显示(图3):图2 导入CAD模型图3 改变显示方式3．删除实体单击快捷键F2(删除),出现如图4所示面板,单击左上角的倒三角符号,在出现的面板图4 删除面板中选择solids, 若当前面板没有solids选项,则单击左右换页键如图5所示:图5 选择实体接下来左键单击黄色的solids选框,出现如图6所示面板,选择all或者displayed,这时整个实体模型被选中,单击主面板右上角delete entity按钮,删除实体。
图6 选中全部实体4．几何清理单击快捷键F11(快速几何编辑)，出现如图7所示快速编辑面板，使用相关功能对转向节进行快速清理编辑，如添加、删除点，合并边，压缩边等，编辑完成后点击return。
图7快速几何编辑面板清除倒角选择Geom页面菜单，在Geom面板上选择defeature，出现如图8所示面板，选择surf fillets，将min radius改为0.1，max radius改为3，单击find，出现如图9所示面板，图8 defeature面板单击surfs选框，确保其出于选中状态（高亮），然后再单击转向节上需要去除的倒角面，再点击remove如图10所示图9 倒角清除面板消除前消除后图10 消除倒角自动清理在页面菜单栏,单击Geom,进入Geom面板,单击autocleanup,如图11所示图10 选择autocleanup在autocleanup面板(如图12),单击surfs选框,在他不出的面板中选择all,单击Topology cleanup parameters下方切换按钮,切换成use current parameters,单击edit parameters,出现parameters File Editor 面板,将Target element size设置为3(如图13),单击OK返回autocleanup面板图12 autocleanup面板图13 parameters File Editor单击Elements quality criteria下方切换按钮,切换成use current criteria,单击edit criteria(如图12),出现Criteria File Editor面板,将Target element size设置为3,Min Size设置为1, Max Size 设置为6(如图14), 单击OK返回autocleanup面板,单击右上角autocleanup进行自动清理。
基于HyperWorks_的某轻量化中置轴轿运车车架强度仿真分析
基于 HyperWorks 的某轻量化中置轴 轿运车车架强度仿真分析
陈德发 罗庆元
The Strength Analysis of One Lightweight Truck Frmae base on HyperWorks
Abstract: This paper is ahout the strength analyse method of one lightweight truck frmae base on HyperWorks. Analyse four conditions about static bending, emergency braking, emergency steering and torsion to confirm the rationality of lightweight design of frame structure and provide the method for optimizing frame structure. Key words: middle axle truct；frame；strength analysis；lightweight
590L
295
500
590
≥ 20%
从表 1、表 2 可知，车架在静态弯曲、紧急转向、
750L
375
700
紧急制动和扭转工况下，车架纵梁、横梁和连接板的
750
≥ 12%
强度满足要求，安全系数大于 2，证明本文研究的轻量 化中置轴轿运车车架满足整车的强度性能要求。
( 注 ：本文作者单位，广州汽车集团股份有限公司汽车工程 研究院。)
2 中置轴轿运车车架强度分析
高速列车气动外形的CFD计算与优化
高速列车气动外形的CFD计算与优化ＤｉｇｉｔａｌＤｅｓｉｇｎ数字化设计西迪阿特公司ｆ简称ＣＤＡＪ—ＣＨｌＮＡ）是计算流体动力学软件｛ＳＴＡＲ—ＣＣＭ＋）和优化软件（ｍｏｄｅＦＲｏＮＴＩＥＲ）亚太地区的独家代理商。
该文基于庞巴迪公司发表＂于２００８年ＣＤ－ａｄａｐｃｏＪｚ澜欧洲用户大会上利用这两款软件进行气动外形优化的成果，向大家介绍如何利用ＳＴＡＲ—ＣＣＭ＋和ｍｏｄｅＦＲＯＮＴＩＥＲ软件进行高速列车气动外形ＣＦＤ计算和优化的过程。
－＿＿｜Ｌ－一口同速列车气动外形的ＣＦＤ计算与优化口西迪阿特信息科技（上海）有限公司刘俊刘伟一、项目背景庞巴迪（Ｂｏｍｂａｒｄｉｅｒ）公司是加拿大的国际性交通运输设备制造公司，从支线飞机、公务机到完整的铁路、轨道交通运输设备、系统和服务等创新交通运输解决方案的制造方面，均居世界领导地位。
庞巴迪在产品设计过程中，广泛使用ＣＡＥ分析及优化工具来提高产品性能，基于计算流体动力学软件（ＳＴＡＲ—ＣＤ和ＳＴＡＲ－ＣＣＨ＋胙为流体开发工具，并应用优化软件（ｍｏｄｅＦＲＯＮＴＩＥＲ）作为优化平台。
鉴于庞巴迪公司在铁路行业已经与我国展开了广泛的合作，本文将高速列车ＣＦＤ分析和优化方面的内容介绍给大家。
高速列车外形设计是列车公司的重要课题，然而借助计算流体动力学软件（简称ＣＦＤ）进行分析和优化是最前沿的手段，有周期短、成本低的显著特点。
通过使用ＣＤ－ａｄａｐｃｏ公司开发的ＣＦＤ软件ＳＴＡＲ－ＣＣＭ＋以及意大＃ｌＪＥＳＴＥＣＯ公司开发的优化软件ｍｏｄｅＦＲＯＮＴＩＥＲ，庞巴迪公司对其设计的列车头型进行了ＣＦＤ分析和优化设计，并将研究成果发表于ＣＤ－ａｄａｐｃ０２００８年欧洲用户大会上，下面将向大家介绍此项目的流程与思路。
二、优化流程ｍｏｄｅＦＲＯ｝《ＴＩＥＲ作为一款专业的多学科多目标稳健性设计优化软件，具有强大的平台集成与整合能力，能够完备地集成包括ＣＡＤ、ＣＦＤ及ＦＥＡ等在内的各种成熟商业软件。
基于HyperWorks的某轨道交通空调风机总成分析研究
投稿邮箱*****************.cn ******************.cn- 44 -经验 Experience针对某轨道交通空调风机总成，利用前处理软件HyperMesh 对整个风机总成进行网格划分，之后利用HyperWorks 仿真平台的有限元求解器OptiStruct 对该风机总成进行分析。
结果表明，在离心力和冲击载荷作用下，风机总成的各个部件都没有超过材料屈服强度，满足设计要求。
一、概述轨道交通是城市交通系统的主要组成部分，不但承载输送乘客职能，而且要在高低温环境下保证客舱内舒适性，空调系统需要发挥重大作用。
地铁空调系统主要由空调机组、风道、送风格栅及控制装置等组成。
其中空调机组不但要调节空气的温度和湿度，提供舒适环境，而且要保证高可靠性。
而其中空调机组内风机的可靠性直接决定了整个空调机组的正常运行。
因为在空调运行过程中，空调风机长期处于运行状态，加上其转速高，车辆运行过程中还有惯性加速度的冲击，因此在整个轨道交通空调系统中，属于易发生故障总成，因此有必要在设计时进行结构强度方面的分析研究和验证。
文中利用HyperMesh 建立某轨道交通空调风机总成的有限元模型，利用HyperWorks 仿真平台有限元求解器OptiStruct 对风机总成在设计工况下进行强度分析，根据分析结果，判定设计方案的可靠性和合理性。
二、空调风机总成的有限元模型建立1、三维模型建立利用三维设计软件SolidWorks 进行某轨道交通空调风机三维总成的几何实体建模，如图1所示。
HyperMesh 可以提供各种主流三维模型的导入接口，由于是装配件总成，为了防止模型几何数据的丢失，模型按照国际标准化组织（ISO ）所属技术委员会制订的国际统一CAD 数据交换标准，导出为STEP格式。
（a ）正视图 （b ）后视图图1某轨道交通空调风机总成三维模型基于HyperWorks 的某轨道交通空调风机总成分析研究文|浙江盾安人工环境股份有限公司 张克鹏2020年第6期- 45 -经验 Experience2、网格划分标准在将STEP 格式的三维CAD 模型通过HyperMesh 的import 导入功能加载到软件界面之前，选择求解器模块为OptiStruct ，后面所有的操作都将以HyperWorks 的OptiStruct 求解器为模板。
AcuSolve在高速铁路车辆空气动力学中的应用
AcuSolve在高速铁路车辆空气动力学中的应用冯志琦青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司青岛 266111摘要：本文通过Altair公司的前处理器HyperMesh及CFD求解器AcuSolve，对新型时速250公里动车组明线运行的工况进行了计算流体力学仿真研究，模拟分析了平直轨道无风行驶、受垂直于行车方向侧风行驶以及列车交会等数种工况，计算所得压力分布也为车辆结构设计提供了空气动力学载荷。
关键词：AcuSolve 铁路车辆空气动力学侧风列车交会计算流体力学1. 概述随着中国高速铁路车辆的快速发展，列车行驶速度不断提高，空气动力学问题成为了影响车辆行驶速度、行驶能耗、乘坐舒适度等多个设计需求的重要因素，同时列车空气动学载荷也是列车结构设计的重要载荷。
因此在新一代时速250公里动车组的概念设计中，空气动力学设计占据了重要的地位。
本文主要是利用Altair公司提供的AcuSolve流体求解器在设计阶段研究分析新一代时速250公里动车组的车辆在明线运行，包括平直轨道无风行驶、受垂直于行车方向侧风行驶以及列车交会三种工况下产生的空气动力学特性，为结构设计提供有效的压力载荷以及相关设计参数。
2. 计算模型2.1 平直轨道无风行驶为提高计算效率，计算模型采用头车－拖车－尾车组成的三车编组模型的进行计算，模型忽略局部细节。
计算模型网格通过HyperMesh建立。
模型如图1所示流体计算模型由AcuSolve建立，采用稳态计算。
考虑车辆行驶速度250公里每小时，速度较低，空气密度变化对空气流动可以忽略，因此采用不可压缩流方程。
对于不可压缩流，能量方程与连续方程及运动方程不耦合，且研究目标不关心温度，因此模型中不加入能量方程。
湍流模型采用Spalart-Allmaras 一方程模型。
模型在入口处采用与行驶速度数值相等方向相反的速度边界，出口采用压力边界，空气体上方与远离车辆侧面为滑动边界，地面采用有速度的固壁边界，速度与行驶速度数值相等方向相反。
基于Hypermesh的有限元快速建模应用
图 4 孔周围网格的划分 F ig. 4 M e sh ing M e tho d A ro und Ho le
图 5 手工优化面板 F ig. 5 M a nua l O p tim ize P a ne l 3. 1. 2 单元格劈分 、重组 除利用上述方法 ,也可将不合格单元删除 ,结合 Elem edit对其 进行编辑修改 ,即单元格劈分 、重组 。该面板也可用于去除网格中三 角形单元 ,删除单元格的某行后产生的缝隙可通过 Rep lace面板缝合 等 ,如图 6所示 。
图 1 在 CAT AI 中建立模型 F i,简化 、修复 、提取中面 、网格自动划分 将数据输入 Hypermesh是一个繁琐的过程 ,需要结合其一般准
则 :如有相关接口 ,则首选相关接口 ,否则应将其转换为 IGES/ STL形 式再输入模型 ;在导入过程中 ,有可能发生几何特征缺失或者产生一 些不必要的小碎面 ,故需要通过 Auto Cleanup 结合其它面板进行几 何整理或修复 ,如对模型中存在的自由边 、T接头进行处理 ,释放硬 点等 。
图 2 Au tom e sh网格自动划分 F ig. 2 M e sh ing Au tom a tic ly by Au tom e sh
3 查看网格质量并进行优化
首先对模型网格进行总体评价 。Qualityindex面板是一个重要的 网格质量检查工具 , Comp Q I为衡量总体网格质量的重要参数 ,可表
4 对网格质量整理效果的评价
重新回到 Qualityindex面板 ,如图 7 所示 ,结合表 1 观察通过整 理后的网格质量指标 ,此时 Comp Q I值已由最初的 3 780. 02 降低为 131. 04,已基本满足此阶段质量要求 。
基于HyperWorks和simpack的某轨道列车刚柔耦合模型计算
基于HyperWorks和simpack的某轨道列车刚柔耦合模型计算基于hyperworks的某轨道列车刚柔耦合模型计算董思(青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司、山东青岛、266111)摘要：从高速动车组运用的舒适性角度出发，考虑到车体的弹性变形对乘客的舒适性影响，需要将车体处理成柔性车体。
本文借助有限元分析软件hyperworks中的optistruct对车体进行结构模态综合分析，然后将结构模态综合分析的结果导入到多体动力学软件中，进行刚柔耦合模型建立。
关键词：高速动车组；柔性车体；hyperworks；刚柔耦合1 概述我国幅员辽阔，人口流动大，铁路运输以其运载量大、经济性好、安全可靠、绿色环保等优势在国民经济中发挥重要作用。
在短短几年间，经过几次大提速，列车运行速度从160km/h逐渐提升到380km/h。
高速动车组由于运行速度高，车辆的振动更加显著，这直接影响到乘坐人员的舒适性。
因此车辆舒适性研究显得越来越重要。
在舒适性计算中需要考虑车体的柔性影响，就需要把车体做成柔性体。
常规车辆的多体动力学计算通常把车体、构架和轮对考虑为刚性，通过弹簧阻尼元件联结。
刚柔耦合系统动力学是在多刚体动力学基础上发展起来的。
2 柔性车体模型建立随着结构轻量化的设计，对车体振动特性的考察就需要考虑结构的弹性变形，本文以某轨道列车车体结构作为研究对象，车体有限元模型，如图1，车体有限元模型采用hypermesh 进行网格划分，侧墙、底架、车顶、端墙等用等厚度壳单元模拟。
底架下面挂着设备采用质量单元cnom2单元模拟，对于车体的网格划分尽量保证和车体结构相同，从而得到高精度的单元以确保计算准确，车体模型包含1379038个节点和1589722个单元。
有限元模型的大小直接影响多体动力学的计算，然而如此多的单元和节点，动力学软件根本无法计算。
为了进行刚柔耦合多体动力学分析和节省柔性多体数值计算的仿真时间，必须建立弹性车体的缩减形式。
9.HyperMesh在轨道客车设计中的应用
HyperMesh在轨道客车设计中的应用刘春艳长春轨道客车股份有限公司HyperMesh在轨道客车设计中的应用Application in Railway Vehicles of Design ofHyperMesh刘春艳(长春轨道客车股份有限公司技术管理部)摘要:本文以某出口南亚的轨道客车在设计阶段的静强度分析及结构优化为例，来阐述有限元分析软件HyperMesh软件在轨道客车设计中的应用，着重介绍了应用HyperMesh在轨道客车设计中的建模流程与几点注意问题。
关键词:有限元分析轨道客车静强度 HyperMeshAbstract：Taking the static strength analysis of the railway vehicles exported to South Asia during the designing phase for example, in this article, in order to illuminate the application of the HyperMesh in the designing phase of the railway vehicles, and the modeling process and several noticeable questions about that are expounded.Key words: Finite element analysis railway vehicles static strength HyperMesh1、前言仿真技术的飞速发展，为产品在产前进行风险技术性评估，保证设计质量、提高产品设计水平提供了广阔的舞台。
而有限元分析已经成为机械类产品仿真分析的关键手段。
通过应用有限元分析，在生产制造前的设计阶段，运用现代技术充分反映设计结构特点，利用计算机通过工程分析软件快速有效地模拟、揭示产品在各种工况下的状态，可以使设计者及时进行结构优化，提高产品安全性和结构合理性，从而达到先天保证产品质量、降低制造成本及后续维护成本的目的，为企业带来更大的效益。
运用hypermesh进行模态分析
1 引言系统的模态参数（模态频率、模态阻尼、振型）对系统的动态分析和优化设计具有实用价值。
通常由试验模态分析和计算模态分析两种方法。
但由于受实验条件和时间的限制，组织实施往往比较困难，而且在测量次数，测量数据的处理准确性方面也难以得到充分的保证,在设计阶段难以实现。
基于虚拟样机技术的虚拟实验方法在履带车辆箱体类零部件模态参数测量方面在设计阶段就能为方案优化提供指导，缩短产品开发周期，节省费用。
因此，开展在虚拟环境下测试箱体类零部件的模态参数研究与探讨并扩展其应用具有重要意义。
本文以某型履带车辆传动箱设计为例，应用HyperMesh为前处理软件，对其进行了有限元网格的划分，进而对箱体的模态进行了分析。
2 箱体有限元模型的建立及模态分析首先依据传动箱体的尺寸，建立箱体的三维实体模型。
利用HyperMesh对传动箱体的实体模型进行有限元网格划分，箱体的材料为铝合金，其密度为2.66e33kg/m3，泊松系数为0.31，杨氏模量为7.7e72N/m2，强度极限为176.4MPa。
整个箱体共划分76151个4面体单元，22262个节点。
在此过程中，还必须考虑到箱体有限元模型建立后与各传动轴之间的连接，即柔性体与刚体间的连接。
传动箱各轴都是通过轴承与箱体连接的，笔者在有限元模型中应用多点约束（MPC，Multi-point Constraint）来模拟轴承的作用。
所谓多点约束是将某节点的依赖自由度定义为其他若干节点独立自由度的函数。
多点约束可以用于不相容单元间的载荷传递，表征一些特定的物理现象，比如刚性连接、铰接、滑动等。
笔者在箱体有限元模型中各轴孔的中心点处建立一个虚拟杆单元，如图1所示。
轴孔内表面各节点的自由度则依赖于对应的虚拟杆单元。
各传动轴与箱体间的约束也是在对应的虚拟单元处建立，各传动轴上的作用力则通过相应的虚拟杆单元和多点约束作用于箱体之上。
文中建立的包括轴承模型的传动箱箱体有限元模型如图2所示。
基于HyperWorks的悬挂式空轨列车蓄电池箱冲击响应仿真分析
3g，垂向冲击加速度为 3g，冲击加速度理想化为标准半波正 弦（y=Asin x），如图 1 所示。
材料名称 弹性模量 E
密度 ρ 泊松比 v 许用应力 σs 抗拉强度 σb
表 1 材料机械性能参数
6082-T6 69GPa 2800kg/m3 0.3 240MPa 295MPa
6061-T6 69GPa 2800kg/m3 0.3 240MPa 260MPa
表 2 冲击工况计算结果
工况
位置
应力值 屈服极限 安全系数
（MPa） （MPa）
纵向正向冲击
安装座处
57.41 240
4.18
纵向负向冲击
安装座处
57.41 240
4.18
底部横梁与纵梁交
横向正向冲击
15.17 240 15.82
界处
底部横梁与纵梁交
横向负向冲击
15.17 240 15.82
界处
垂向向上冲击
安装座处
49.79 240
4.82
垂向向下冲击
安装座处
49.79 240
4.82
中国设备工程 2021.06 （下） 121
Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用
浅析一种周向分布螺旋弹簧定位卡环装配装置 ——以自动变速器 A341E 的 B0 为例
粟振灿 （广西农业职业技术学院，广西 南宁 530007）
国内外学者专家主要从设计和仿真两个方面对轨道交通 车辆的蓄电池箱进行研究。陈艳艳等设计了土耳其安卡拉地 铁车辆蓄电池箱的蓄电池类型、质量、使用环境等要素；中 车四方股份姜焙晨等从有限元仿真计算方面校核了国内某地 铁车辆蓄电池箱的静强度、疲劳强度和模态等；郑天夫通过 计算轨道交通车辆蓄电池箱的静强度和疲劳强度，评定结构 的安全性和疲劳破坏程度，并以此为依据优化蓄电池箱的结 构主梁。
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HyperMesh软件在列车空气动力学仿真中的应用Application in Aerodynamics of Train of
HyperMesh
摘要: 本文结合HyperMesh软件和Fluent仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模和仿真方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学计算模型，获得列车周围流场分布和表面压力分布特性，为车辆设计的改进提供参考。
关键词:流场 空气动力 HyperMesh
Abstract Combining with the software of HyperMesh and Fluent, the paper discussed a quick simulation method of aerodynamics. Take some high-speed EMU for example, the 3D model of train is built, the flow field and the pressure around train is acquired. The conclusion offered reference for design.
Key words:flow field, aerodynamics, HyperMesh
1概述
随着我国铁道车辆和线路装备水平的发展，列车的运营速度越来越高。
200公里动车组和300公里动车组相继开通运营，高速动车组给交通运输带来了巨大的便利的同时，也给车辆设计带来很大的挑战。
其中，高速运行时的空气动力学特性就是高速车需要克服的难点之一，它直接关系到列车的运行安全性和舒适性，同时对于减少空气阻力和节能有很大的贡献。
空气动力学的研究通常通过试验的方法获得各种数据，比如比例模型的风洞试验或整车的线路试验。
但比例模型的风洞试验成本比较高，有时为了获得最优的方案需要做很多试验模型，更增加了设计成本的支出。
整车的线路试验是在车辆设计完成之后进行的工作，一般带有一种验证性的成分。
因此，基于有限元的虚拟仿真空气动力学试验在车辆的实际前期发挥了很大的作用。
本文结合多种仿真工具，探讨一种快速空气动力学仿真建模的方法。
以某高速车为例，建立列车的三维空气动力学模型，获得列车速度对流场分布和表面压力分布。
2列车空气动力学特点
严格来讲，列车运行时周围的流场是一种非定常的紊流状态，以200公里每小时为例，雷诺数一般在6.50E＋7左右，空气流动为标准的紊流状态。
列车在劈开空气运行的过程中，受到来自空气的阻力、气动升力和侧向力，从而影响列车的最高运行速度和安全性。
两列车在交会或列车进出隧道时，会引起周围空气压力的突变，产生压力波，继而对列车的舒适性产生影响。
列车空气动力学是一种流固耦合的复杂物理问题，需要结合多学科进行研究。
3仿真模型建立与简化
仿真模型以某一流线型动车组为例，整列车为8节编组，列车长度211.5m，头车和尾车长度27.6m，其余25m，最高运行速度250Km/h。
车体结构为铝合金型材焊接而成，车头为流线型大曲面构成，车身下部带有裙板，裙板在转向架处断开。
仿真几何模型通过Catia软件建立，建模时对局部结构进行了适当的简化处理，如忽略了车窗与车身的局部轮廓变化，以及转向架和受电弓对车体流场的影响等，几何模型如图3-1所示。
图3-1列车几何模型
流体网格模型采用Altair公司的HyperMesh软件中的流体前处理模块建模，采用四面体和五面体相结合的建模方式，其中边界层采用五面体网格，其余为四面体网格，有限元网格模型如图3-2，3-3所示。
图3-2列车流体网格模型
图3-3列车周围网格
HyperMesh软件中的流体模块前处理过程比较方便，其流程如图3-3所示。
几何模型的建立和简化可根据具体问题进行处理，流体网格的参数设置影响最终生成的网格质量，比如边界层的厚度，分为几层以及层间的变化率等。
另外，对于流场的进口、出口、流体区域以及需要设置边界条件的位置，需要分成不同的组并且以特定的字母开头，这样Fluent软件才能识别出不同组的作用，便于处理。
比如对于流体入口，需要以inflow*开头，出口以outflow*开头等，具体设置参照软件的帮助文件。
图3-3流体网格前处理流程
4仿真分析设置与仿真结果对比
将HyperMesh软件生成的模型文件导入Fluent软件，设置求解参数求解。
导入模型之后首先需要对模型进行必要的检查，确定其单位是否与建模时的一致等。
其次对流体材料，边界条件，离散格式和求解方式进行设置求解。
由于对流与扩散的比值很大，对流占主导作用，采用二阶迎风的离散格式。
另外，对于车辆速度从0Km/h加速至某一稳定运行速度时的过程，本次仿真没有考虑，只求解某一速度下的稳态运行时的流场状态。
计算分二个速度等级，200Km/h、250Km/h分别求解，比较不同速度时流场变化和表面压力特性。
图4-1至4-4分别给出了两个速度等级的车辆表面流场速度变化和压力变化。
从图中可以看出列车的连接部位和车头风挡玻璃和两侧出现气流的不连续流动。
250Km/h时，在两节车连接处压力变化比较明显，而200Km/h时则压力变化不太明显，但车头处的压力变化较显著。
图4-1 200Km/h时的车体表面空气流动速度
图4-2 250Km/h时的车体表面空气流动速度
图4-3 200Km/h时的车体表面总压
图4-4 250Km/h时的车体表面总压
5结论与展望
本文仅简单介绍了利用HyperMesh和Fluent软件对列车流场的仿真分析，仅给出了列车流场的定性分析，未涉及更深的领域，如列车通过隧道和两列车会车时的情形。
对于列车空气动力学的研究，随着运行速度的提高，也必将会引起企业和研究机构的关注。