一种轨道列车车体强度仿真与试验对标方法及装置与流程

本发明涉及轨道列车车体强度仿真与试验技术领域，尤其涉及一种轨道列车车体强度仿真与试验对标方法及装置。

背景技术：

仿真和试验均是产品验证的重要手段。试验不仅能够对实际加工完成的车体模型进行验证，而且能够校核车体的结构强度是否满足要求。而仿真一方面可用于设计阶段的设计方案验证，另一方面可预测结构危险位置，为试验测点的布置提供参考，同时也可补充试验测试数据的不足，能够更加全面的获取结构强度数据。但是如果仿真模型误差较大就不能很好地预测车体结构强度风险，其计算结果也不可用于进行产品优化。

因此，在仿真计算过程中需通过不断地仿真试验对标对模型精度进行验证和提升。然而，试验和仿真数据的处理需耗费大量的时间，且人为因素极易造成数据错误，导致对标效率低。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种轨道列车车体强度仿真与试验对标方法及装置，用以解决试验和仿真数据的处理需耗费大量的时间，且人为因素极易造成数据错误，导致对标效率低这一技术问题。

本发明实施例提供一种轨道列车车体强度仿真与试验对标方法，包括：

根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向；

根据所述测点对应的位置和方向，确定试验中实体模型所用的应变片所贴的位置和方向，以根据应变片所贴的位置和方向设置所述应变片；

对所述实体模型进行预设次数试验，得到车体强度试验结果；

将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标。

可选地，所述根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向，包括：

根据所述车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定结构危险位置；

根据所述结构危险位置，确定所述测点对应的位置和方向。

可选地，所述车体强度仿真计算结果包括仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

所述车体强度试验结果包括试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

相应地，所述将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标，具体包括以下至少一项：

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述应变值和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述应变值进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述位移和所述车体强度试验结果的侧点对应的位置的测量方向的所述位移进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述力载荷和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述力载荷进行对标。

可选地，所述根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向之前，所述轨道列车车体强度仿真与试验对标方法，还包括：

对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正；

根据所述有限元模型对车体强度进行仿真计算；

其中，所述准确性包括：边界条件准确性和/或参数准确性。

本发明实施例提供一种轨道列车车体强度仿真与试验对标装置，包括：第一确定模块、第二确定模块、得到模块和对标模块；

所述第一确定模块，用于根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向；

所述第二确定模块，用于根据所述测点对应的位置和方向，确定试验中实体模型所用的应变片所贴的位置和方向，以根据应变片所贴的位置和方向设置所述应变片；

所述得到模块，用于对所述实体模型进行预设次数试验，得到车体强度试验结果；

所述对标模块，用于将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标。

可选地，所述第一确定模块，具体用于根据所述车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定结构危险位置；根据所述结构危险位置，确定所述测点对应的位置和方向。

可选地，所述车体强度仿真计算结果包括仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

所述车体强度试验结果包括试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

相应地，所述将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标，具体包括以下至少一项：

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述应变值和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述应变值进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述位移和所述车体强度试验结果的侧点对应的位置的测量方向的所述位移进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述力载荷和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述力载荷进行对标。

可选地，所述第一确定模块用于根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向之前，所述轨道列车车体仿真与试验对标装置还包括：检查修正模块和仿真计算模块；

所述检查修正模块，用于对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正；

所述仿真计算模块，用于根据所述有限元模型对车体强度进行仿真计算；

其中，所述准确性包括：边界条件准确性和/或参数准确性。

本发明实施例还提出一种电子设备，包括：

至少一个处理器；以及

与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：

所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述方法。

本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。

本发明实施例通过规定仿真试验对标的工作流程，使得仿真试验流程更加规范；根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向以及根据测点对应的位置和方向确定应变片所贴的位置和方向，提高了对标的准确性；相比于现有技术中的多次对标，只需一次对标，节省了试验和仿真数据的处理时间，且无需人工干预，降低了数据错误率，提高了对标效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标方法的流程示意图；

图2示出了本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标方法的另一流程示意图；

图3示出了本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标装置的结构示意图；

图4示出了本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标装置的另一结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的电子设备的逻辑框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在仿真计算过程中需要通过不断地仿真试验对标对模型精度进行验证和提升。试验及仿真数据的处理耗费大量的时间，且人为因素极易造成数据错误，导致对标效率低。为规范对标流程，提高对标效率，本发明提供了一种轨道列车车体强度仿真与试验对标方法以规范仿真与试验对标流程。

图1为本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标方法的流程示意图，包括：

s11，根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向。

其中，所述车体强度仿真计算结果是根据有限元模型对车体强度进行仿真计算得到的。

所述第一主应力分布存在于所述车体强度仿真计算结果中。通过所述第一主应力分布可以确定出测点对应的位置和方向。具体地，先根据所述第一主应力分布确定出结构危险位置，再根据所述结构危险位置确定出所述测点对应的位置和方向。需要说明的是，所述结构危险位置是应力大于阈值的位置。

s12，根据所述测点对应的位置和方向，确定试验中实体模型所用的应变片所贴的位置和方向，以根据应变片所贴的位置和方向设置所述应变片。

其中，所述实体模型是轨道列车车体的模型。

所述应变片用于所述实体模型中；在试验中，所述应变片用于测量应变值；需要说明的是，为保证应变片所贴位置和方向的准确性，在贴应变片时，需详细标注测点的定位尺寸。步骤s11中确定出的测点对应的位置和方向为确定试验中实体模型所用的应变片所贴的位置和方向提供了依据。在本发明实施例中，可以根据实体模型所用的应变片所贴的位置和方向设置所述应变片。其中，所述应变片所贴的位置为测点在三维坐标系中的位置，所述应变片所贴的方向为该测点的第一主应力方向

s13，对所述实体模型进行预设次数试验，得到车体强度试验结果。

其中，所述预设次数是人工设定的试验次数，在此不再赘述。

所述车体强度试验结果是对所述实体模型进行预设次数试验得到的。

需要说明的是，本方案明确指出车体的装夹条件和加载方法。其中，所述装夹条件是指确定工件在夹具中的正确位置。为保证工件在夹具中的正确位置，需要将工件压紧夹牢。所述加载方法是通过对车体测点施加力，得到试验数据。将试验数据与仿真计算中的仿真数据进行对比。若仿真数据与试验数据误差大于预设阈值，则调整有限元模型的参数。

s14，将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标。

其中，所述对标是将所述车体强度仿真计算结果中的应变值、位置、力载荷中的至少一项与所述车体强度试验结果中的应变值、位置、力载荷中的至少一项进行一一比较。

本发明实施例通过规定仿真试验对标的工作流程，使得仿真试验流程更加规范；根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向以及根据测点对应的位置和方向确定应变片所贴的位置和方向，提高了对标的准确性；相比于现有技术中的多次对标，只需一次对标，节省了试验和仿真数据的处理时间，且无需人工干预，降低了数据错误率，提高了对标效率。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向，包括：根据所述车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定结构危险位置；根据所述结构危险位置，确定所述测点对应的位置和方向。

在本发明实施例中，确定出所述测点对应的位置和方向之前，先确定出所述结构危险位置。所述结构危险位置需要根据所述车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布进行确定。进一步根据所述结构危险位置确定所述测点对应的位置和方向。

本发明实施例中的结构危险位置为确定测点对应的位置和方向提供了依据；根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向，提高了对标的准确性。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述车体强度仿真计算结果包括仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；所述车体强度试验结果包括试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；相应地，所述将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行一一对标，具体包括以下至少一项：将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述应变值和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述应变值进行对标；将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述位移和所述车体强度试验结果的侧点对应的位置的测量方向的所述位移进行对标；将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述力载荷和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述力载荷进行对标。

在本发明实施例中，所述仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移和力载荷可以由仿真计算结果直接得到。在试验中，所述应变值由应变片得到，所述位置由位移传感器得到，所述力载荷由力传感器得到。

需要说明的是，传感器布置在侧墙下边梁中间和两端，对不同部位传感器进行编号，并指明传感器位置尺寸以保证和有限元模型中的传感器的位置尺寸一致。

所述车体强度仿真计算结果包括仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；所述车体强度试验结果包括试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；相应地，将所述仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项与所述试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项进行一一对标。具体而言，需要进行以下至少一项：将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述应变值和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述应变值进行对标；将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述位移和所述车体强度试验结果的侧点对应的位置的测量方向的所述位移进行对标；将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述力载荷和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述力载荷进行对标。

在此需要说明的是，使用者参照给出的仿真试验方案进行相应工作，并将不同工况、不同材料的仿真计算结果和试验结果分别导入程序中并指定数据类型，如应变值、位置或力载荷，以进行对标。导入后设置高应变区阀值以筛选高应变区。然后将仿真计算结果和试验结果进行对标。最后根据对标结果输出各组数据的误差分析结果、误差分布和平均误差值。进一步，可以根据误差分析结果、误差分布和平均误差值调整有限元模型参数。

本发明实施例与现有技术相比，将车体强度仿真计算结果和车体强度试验结果进行对标，只需一次对标，节省了试验和仿真数据的处理时间，且无需人工干预，降低了数据错误率，提高了对标效率。

进一步地，在上述方法实施例的基础上，所述根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向之前，所述轨道列车车体强度仿真与试验对标方法，还包括：如图2所示的s21，对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正；如图2所示的s22，根据所述有限元模型对车体强度进行仿真计算，得到车体强度仿真计算结果；其中，所述准确性包括：边界条件准确性和/或参数准确性。

在本发明实施例中，为了得到更精确的有限元模型，需要在根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向之前，对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正。然后根据检查修正后的所述有限元模型对车体强度进行仿真计算。其中，所述一致性包括车体结构尺寸一致性和车体结构形状一致性。所述准确性包括边界条件准确性和/或参数准确性。所述边界条件准确性包括车体结构约束位置和车体结构约束方式准确性。所述车体结构约束位置是将车体结构中的一部件固定在一位置处。所述车体结构约束方式是指在横向、纵向或垂向进行平动或转动。所述参数准确性包括材料参数准确性和车体结构各部分的厚度参数准确性。

本发明实施例通过对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正以提升有限元模型的精确性。

图3为本发明一实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标装置的结构示意图，包括：第一确定模块31、第二确定模块32、得到模块33和对标模块34；

所述第一确定模块31，用于根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向；

所述第二确定模块32，用于根据所述测点对应的位置和方向，确定试验中实体模型所用的应变片所贴的位置和方向，以根据应变片所贴的位置和方向设置所述应变片；

所述得到模块33，用于对所述实体模型进行预设次数试验，得到车体强度试验结果；

所述对标模块34，用于将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述第一确定模块31，具体用于根据所述车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定结构危险位置；根据所述结构危险位置，确定所述测点对应的位置和方向。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述车体强度仿真计算结果包括仿真计算中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

所述车体强度试验结果包括试验中测点对应的位置的测量方向的应变值、位移、力载荷中的至少一项；

相应地，所述将所述车体强度仿真计算结果和所述车体强度试验结果进行对标，具体包括以下至少一项：

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述应变值和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述应变值进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述位移和所述车体强度试验结果的侧点对应的位置的测量方向的所述位移进行对标；

将所述车体强度仿真计算结果中测点对应的位置的测量方向的所述力载荷和所述车体强度试验结果的测点对应的位置的测量方向的所述力载荷进行对标。

进一步地，在上述装置实施例的基础上，所述第一确定模块用于根据车体强度仿真计算结果中的第一主应力分布，确定测点对应的位置和方向之前，所述轨道列车车体仿真与试验对标装置还包括：如图4所示的检查修正模块41和如图4所示的仿真计算模块42；

所述检查修正模块41，用于对有限元模型与实体模型的一致性和/或准确性进行检查并修正；

所述仿真计算模块42，用于根据所述有限元模型对车体强度进行仿真计算；

其中，所述准确性包括：边界条件准确性和/或参数准确性。

图5为本发明一实施例提供的电子设备的逻辑框图；所述电子设备，包括：处理器(processor)51、存储器(memory)52和总线53；

其中，所述处理器51和存储器52通过所述总线53完成相互间的通信；所述处理器51用于调用所述存储器52中的程序指令，以执行上述轨道列车车体强度仿真与试验对标方法的步骤。

本发明一实施例还提出一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现了上述各实施例提供的轨道列车车体强度仿真与试验对标方法的步骤。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。