Прогнозирование вибраций грунта, вызываемых железнодорожным транспортом, с использованием многотельного и конечно-элементного моделирования

Многотельный подход в настоящее время признан надежным и зрелым инструментом автоматизированного проектирования. В частности, он широко используется в промышленности для проектирования автомобильных и железнодорожных транспортных средств. В статье представлена методика прогнозирования вибраций, вызываемых железнодорожным транспортом. Сначала подсистема «транспортное средство—путь» моделируется с использованием разработанной авторами библиотеки EasyDyn на языке C++ путем объединения многотельной модели транспортного средства с конечно-элементной моделью пути, связанными между собой через контактные силы в системе «колесо—рельс». Рассматривается только движение в вертикальной плоскости при допущении полной симметрии левого и правого рельсов. На этом первом этапе определяется временная зависимость сил, действующих со стороны балласта на основание; затем эти силы прикладываются к полной трехмерной конечно-элементной модели грунта, созданной в коммерческом программном обеспечении ABAQUS. В статье показана роль тангажного движения тележек и кузовов вагонов, которым пренебрегали в предыдущих публикациях, а также продемонстрирована целесообразность использования так называемой связанной модели сосредоточенных масс (CLM) для представления влияния основания в модели пути. Возможности модели проиллюстрированы на примере высокоскоростного поезда Thalys, движущегося со скоростью 300 км ч−1 на бельгийском участке Меверни.