軌道車輛作為大運(yùn)力環(huán)保型交通載運(yùn)工具，越來越受到現(xiàn)代社會(huì)推崇，軌道交通裝備制造業(yè)已經(jīng)成為我國(guó)優(yōu)先發(fā)展產(chǎn)業(yè)。車輛的制造質(zhì)量和運(yùn)用性能是其提供安全可靠和有競(jìng)爭(zhēng)力服務(wù)的基本保障。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇，交貨期變短、設(shè)計(jì)制造周期不斷被壓縮，傳統(tǒng)依靠實(shí)物進(jìn)行各種性能實(shí)驗(yàn)的方法受到了時(shí)間、成本、場(chǎng)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(jì)算機(jī)硬件與仿真軟件技術(shù)的迅速發(fā)展開辟了虛擬仿真實(shí)驗(yàn)新領(lǐng)域，為破解上述物理實(shí)驗(yàn)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(shí)間與成本。

2005年以來，作者從設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)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(cè)與改善研究，其間深刻體會(huì)到建立一個(gè)預(yù)測(cè)復(fù)雜問題的仿真試驗(yàn)，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(jì)算機(jī)都是工具，正確的建模才是解決問題的關(guān)鍵。對(duì)物理模型的把握需要精通領(lǐng)域多物理場(chǎng)理論，模型的抽象與定義需要理解與靈活運(yùn)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(jí)系統(tǒng)開展，很少也很難關(guān)注到零部件級(jí)子系統(tǒng)，設(shè)計(jì)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(dòng)裝置等空間間隙機(jī)構(gòu)，需要通過接觸碰撞才能消除多余自由度實(shí)現(xiàn)其功能，仿真模型的構(gòu)建成為性能預(yù)測(cè)的難題。隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求越來越精細(xì)化，整車性能需要分解到零部件層級(jí)，必須解決關(guān)鍵零部件的性能預(yù)測(cè)問題。此外，從運(yùn)用角度預(yù)測(cè)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(yùn)用成本，提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)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(cè)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(yùn)動(dòng)可靠性、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置運(yùn)用性能、車輛集成制動(dòng)單元性能、動(dòng)車組結(jié)構(gòu)振動(dòng)與噪聲、貨車焊接變形以及閘調(diào)器運(yùn)用性能的預(yù)測(cè)與優(yōu)化，還給出理論分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)來支持預(yù)測(cè)結(jié)論。案例涉及的仿真工具主要包括RecurDyn 多體動(dòng)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(shí)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(yàn)技術(shù)支持，受到了業(yè)界的普遍認(rèn)可。

作者有幸參與了中國(guó)鐵路高速重載技術(shù)引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新的歷史進(jìn)程，建立了大連交通大學(xué)逆向工程與質(zhì)量工程實(shí)驗(yàn)室（RE&QE LAB）。本書的研究工作得到了遼寧省教育廳科研計(jì)劃（LJD2017036、LS2010027）、中車集團(tuán)企業(yè)科研計(jì)劃等10個(gè)項(xiàng)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(shí)驗(yàn)及公式圖表編輯等工作，在此一并表示誠(chéng)摯的謝意。

為了方便讀者，案例設(shè)計(jì)了研究背景；限于知識(shí)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