Проект реализован специалистами «Нова‑Инжиниринг» для компании «Альстом» и посвящён созданию единой расчётной модели подвижного состава — Single Core Model. Её цель — обеспечить возможность проведения широкого спектра виртуальных испытаний вагона и целого поезда без необходимости каждый раз заново строить геометрию и сетки: вместо этого пользователь собирает модель из готовых типовых компонентов.

Модель должна была покрывать четыре вида краш‑тестов (удар в стену, столкновение с поездом, с автомобилем, с человеком), модельный анализ (расчёт собственных частот и колебаний), статические режимы (гравитация, подъём в гору, контакт колёс с рельсами, скручивание, наклон, подъём), а также расчёт нагружения от веса пассажиров, багажа и самого вагона с оценкой контактных усилий на рельсы.

Отдельной задачей стало снижение трудоёмкости расчётов при оценке отдельных систем поезда (кондиционирование и вентиляция, тормозная система, система управления двигателем) и проведение системного анализа надёжности (System Reliability Analysis). Для этого предложили использовать инструменты системного моделирования (SimulationX либо российский аналог SimInTech). Кроме того, заказчику передавались методики и компетенции по виброакустическому анализу, NVH‑оценкам и оценке рисков разрушения из‑за вибраций и резонансов.

Прочитать всё

ЗАДАЧА

  • разработать универсальную расчётную модель поезда (Single Core Model) для проведения разных видов испытаний подвижного состава;
  • реализовать модульный подход — создать библиотеку отдельных моделей (рельсы, тележка, вагон, бампер/сцепное устройство) для быстрой сборки расчётных случаев в заданной системе координат;
  • обеспечить моделирование четырёх видов краш‑тестов, а также статических и модальных расчётов (собственные частоты, колебания);
  • выполнить расчёт нагружения конструкции от веса пассажиров, багажа, вагона и оценить контактные усилия на рельсы;
  • снизить трудоёмкость виртуальных испытаний при анализе отдельных систем поезда: кондиционирования и вентиляции, тормозной системы, системы управления двигателем;
  • провести оценку надёжности систем (System Reliability Analysis) и их эффективности в различных условиях эксплуатации;
  • передать заказчику методики расчёта вибраций, собственных частот, оценки рисков разрушения и недопустимого шума (NVH), а также компетенции по построению виброакустических моделей;
  • подготовить обучающие материалы и курсы для персонала «Альстом» по созданию высокоточных математических моделей для виртуальных испытаний.

РЕШЕНИЕ

  • спроектирована концепция Single Core Model с модульной структурой на базе «инклюдов»: созданы отдельные модели рельс, тележки, вагона, бампера (сцепного устройства), позволяющие быстро компоновать расчётные случаи без повторного построения геометрии;
  • реализованы расчётные сценарии: четыре типа краш‑тестов, статические нагрузки (гравитация, наклон, скручивание и др.), модальный анализ и расчёт контактных усилий;
  • для системного анализа отдельных подсистем поезда (вентиляция, тормоза, управление двигателем) применены инструменты системного моделирования — SimulationX и/или SimInTech;
  • выполнен системный анализ надёжности (System Reliability Analysis) и оценка эффективности работы систем в разных режимах эксплуатации;
  • разработаны методики оценки вибраций, собственных частот и рисков возникновения недопустимого шума (внешнего и внутреннего), а также разрушения конструкции;
  • подготовлены обучающие курсы и переданы компетенции по созданию математических моделей для виртуальных испытаний, включая построение виброакустических моделей и NVH‑анализ;
  • предложены варианты реализации расчётных решений как на базе зарубежного ПО (ESI VPS, VA ONE, ANSYS), так и на базе российских программных продуктов (Fidesys, SimInTech).

РЕЗУЛЬТАТЫ

  • создана единая модель Single Core Model, позволяющая проводить комплексные виртуальные испытания вагона и поезда, существенно ускоряя подготовку расчётных случаев;
  • внедрён модульный принцип «инклюдов»: пользователь собирает расчётную модель из библиотеки типовых компонентов, экономя время на построении новых моделей;
  • обеспечена возможность моделирования всех требуемых видов испытаний (краш‑тесты, статика, модальный анализ) и оценки нагружения, включая контактные усилия на рельсы;
  • снижена трудоёмкость расчётов при анализе отдельных систем за счёт применения системного моделирования (SimulationX/SimInTech) и системного анализа надёжности;
  • заказчику переданы методики расчёта вибраций и собственных частот, а также инструменты для оценки рисков разрушения и шума (NVH);
  • разработаны и переданы обучающие курсы для персонала по созданию высокоточных математических моделей и проведению виртуальных испытаний.

Отрасль

Инжиниринг и инженерные услуги, Транспортное машиностроение, Прочие смежные производства

Заказчик

Компания «Альстом»

Используемое ПО