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軌道車輛作為大運力環(huán)保型交通載運工具，越來越受到現(xiàn)代社會推崇，軌道交通裝備制造業(yè)已經(jīng)成為我國優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)。車輛的制造質(zhì)量和運用性能是其提供安全可靠和有競爭力服務(wù)的基本保障。隨著市場競爭加劇，交貨期變短、設(shè)計制造周期不斷被壓縮，傳統(tǒng)依靠實物進行各種性能實驗的方法受到了時間、成本、場地、設(shè)備等多方面的制約，無法適應(yīng)新產(chǎn)品快速上市的需求。計算機硬件與仿真軟件技術(shù)的迅速發(fā)展開辟了虛擬仿真實驗新領(lǐng)域，為破解上述物理實驗的困境提供了解決方案，可視化技術(shù)還助力產(chǎn)品開發(fā)者更加形象深入地了解不同工況下產(chǎn)品的性能表現(xiàn)，極大地節(jié)省了產(chǎn)品開發(fā)時間與成本。

2005年以來，作者從設(shè)計、制造和運用等層面系統(tǒng)地開展了軌道車輛關(guān)鍵部件性能預(yù)測與改善研究，其間深刻體會到建立一個預(yù)測復(fù)雜問題的仿真試驗，既十分必要又非常困難，能借鑒的資料少之又少。仿真軟件和計算機都是工具，正確的建模才是解決問題的關(guān)鍵。對物理模型的把握需要精通領(lǐng)域多物理場理論，模型的抽象與定義需要理解與靈活運用軟件背后的算法。目前，軌道車輛行業(yè)的仿真分析大多圍繞產(chǎn)品級系統(tǒng)開展，很少也很難關(guān)注到零部件級子系統(tǒng)，設(shè)計師迫切需要了解它們之間的交互影響。特別像車鉤、基礎(chǔ)制動裝置等空間間隙機構(gòu)，需要通過接觸碰撞才能消除多余自由度實現(xiàn)其功能，仿真模型的構(gòu)建成為性能預(yù)測的難題。隨著產(chǎn)品設(shè)計要求越來越精細化，整車性能需要分解到零部件層級，必須解決關(guān)鍵零部件的性能預(yù)測問題。此外，從運用角度預(yù)測關(guān)鍵零部件的失效期模式，有助于提高其維修性和車輛可用性，顯著降低車輛安全隱患與運用成本，提高產(chǎn)品競爭力。

本書凝結(jié)了作者多年從事軌道車輛關(guān)鍵部件性能預(yù)測與改善的研究成果與典型案例，主要包括：車鉤三態(tài)作用與運動可靠性、基礎(chǔ)制動裝置運用性能、車輛集成制動單元性能、動車組結(jié)構(gòu)振動與噪聲、貨車焊接變形以及閘調(diào)器運用性能的預(yù)測與優(yōu)化，還給出理論分析和現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)來支持預(yù)測結(jié)論。案例涉及的仿真工具主要包括RecurDyn 多體動力學(xué)軟件，Ansys、Patran、Nastran有限元分析軟件，Sysnoise聲振分析軟件等。上述案例均在工程實踐中得到應(yīng)用，為相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)與性能改善提供了仿真試驗技術(shù)支持，受到了業(yè)界的普遍認可。

作者有幸參與了中國鐵路高速重載技術(shù)引進消化吸收再創(chuàng)新的歷史進程，建立了大連交通大學(xué)逆向工程與質(zhì)量工程實驗室（RE&QE LAB）。本書的研究工作得到了遼寧省教育廳科研計劃（LJD2017036、LS2010027）、中車集團企業(yè)科研計劃等10個項目資助；作者指導(dǎo)的研究生黃建松、劉鑫、劉羽、張洪波、魏文逸、陳曉媛、劉金龍、張倍、孫可心、尤學(xué)文等承擔(dān)了本書相關(guān)案例的仿真實驗及公式圖表編輯等工作，在此一并表示誠摯的謝意。

為了方便讀者，案例設(shè)計了研究背景；限于知識產(chǎn)權(quán)，相關(guān)案例數(shù)據(jù)做了必要處理。歡迎讀者提出寶貴意見與建議（baozqu@163.com或bhlu@djtu.edu.cn）。

著者

2018年2月