本发明涉及轨道列车，具体而言，涉及一种轨道列车碰撞能量流动分析方法。
背景技术：
1、本部分的内容仅提供了与本发明相关的背景信息，其可能并不构成现有技术。
2、轨道列车在实际运行过程中，受到自然环境变化、设备故障和人员操作失误等各种因素的影响，列车碰撞事故无法避免。列车碰撞过程中，多级能量吸收系统可以极大的降低车辆损害程度和脱轨风险。列车作为一个多车辆耦合系统，在碰撞事故中，不仅仅有多级能量吸收系统的能量耗散，还有两列碰撞列车之间的动能转换，以及列车的车体结构中的能量传递。
3、在以往的研究中，更多的是关注不同编组、不同质量以及不同参数配置下多级能量吸收系统的能量耗散规律研究，忽略了两列碰撞列车之间的能量转化过程，碰撞能量在车体结构内部的传递、衰减规律，以及碰撞能量对车体结构屈曲行为的影响等。另外，现有的列车碰撞仿真分析模型是基于成熟的商业非线性显式动力学软件建立，主要从应力应变的角度分析车体结构的变形，无法直观的展现碰撞能量沿车体结构的传递过程。无法准确判断车体结构的塑变失效是由于结构设计不合理，还是由于能量传递路径不顺畅导致。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轨道列车碰撞能量流动分析方法，以至少克服传统的轨道列车碰撞能量分析方法仅分析能量耗散，不关注能量转化、传递和衰减行为的问题。
2、本发明的目的通过以下技术方案实现：
3、本发明公开了一种轨道列车碰撞能量流动分析方法，包括以下步骤：
4、步骤s1.确定轨道列车碰撞能量流动分析框架；轨道列车碰撞能量流动分析框架包括转化层、耗散层以及传递层；
5、步骤s2.确定两列轨道列车的碰撞场景，并建立列车纵向碰撞有限元模型和列车三维碰撞有限元模型；
6、对列车纵向碰撞有限元模型和列车三维碰撞有限元模型分别进行在对应的碰撞场景下的列车碰撞过程仿真分析；
7、步骤s3.获取所述步骤s2中列车三维碰撞有限元模型进行列车碰撞过程仿真分析后的数据场，并根据获取的数据场建立列车碰撞能量传递路径分析模型；
8、步骤s4.基于所述步骤s2中建立的列车纵向碰撞有限元模型以及所述步骤s3中建立的列车碰撞能量传递路径分析模型，从转化层、耗散层以及传递层三个层面分别分析碰撞过程中碰撞能量的转化、耗散以及传递。
9、进一步的，在所述步骤s3中，根据获取的数据场建立列车碰撞能量传递路径分析模型具体包括：
10、步骤s31.获取数据场中轨道列车的车体结构各节点的应力和速度数据；
11、步骤s32.根据所述步骤s31获取的车体结构各节点的应力和速度数据，并结合功率流计算公式对车体结构各节点各方向的功率流进行计算，以得到车体结构各节点的功率流信息；
12、步骤s33.将所述步骤s32得到的车体结构各节点的功率流信息反馈到所述步骤s2中对列车三维碰撞有限元模型进行列车碰撞过程仿真分析时的每一步计算结果中；
13、步骤s34.利用可视化后处理软件ensight再现耦合功率流计算结果的列车碰撞仿真过程，显示得到车体结构各节点各方向的功率流方向和大小，得到列车碰撞能量传递路径分析模型。
14、进一步的，在所述步骤s32中，功率流计算公式表达为：
15、
16、上式中：i是节点的功率流矢量，ix、iy、iz分别为i沿坐标轴x、y、z的分量，σxx、σyy、σzz分别为节点沿坐标轴x、y、z的主应力分量，τxy、τxz、τyx、τyz、τzx、τzy分别为节点沿坐标轴x、y、z的切应力分量，vx、vy、vz分别为节点沿坐标轴x、y、z的速度分量。
17、进一步的，所述步骤s4还包括：
18、基于所述步骤s3得到的列车碰撞能量传递路径分析模型，定义相对能量衰减系数和绝对能量衰减系数来表示能量波在传递过程中的衰减快慢，以分析在碰撞过程中碰撞能量的衰减行为。
19、进一步的，相对能量衰减系数表达为：
20、
21、上式中：φt为t时刻的相对能量衰减系数，表示t时刻车体结构中b节点的功率流，表示t时刻车体结构中a节点的功率流；其中，a节点和b节点是碰撞能量传递过程中同一传递路径中的两个点，且a节点位于b节点的上游。
22、进一步的，绝对能量衰减系数表达为：
23、
24、上式中：ψt表示t时刻的绝对能量衰减系数，表示t时刻车体结构中b节点的功率流，表示t时刻流入b节点之前的车体结构中的总能量。。
25、本发明实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
26、本发明公开的轨道列车碰撞能量流动分析方法通过在对应的碰撞场景下建立两列轨道列车的列车纵向碰撞有限元模型以及列车碰撞能量传递路径分析模型，能够从碰撞能量的转化、耗散以及传递三个层面全面的分析在碰撞过程中碰撞能量的流动特性，对揭示列车碰撞能量流动机理，加强对列车碰撞动态失稳行为的理解，完善列车多级耐撞性结构设计方法具有重要意义。
1.一种轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，在所述步骤s3中，根据获取的数据场建立列车碰撞能量传递路径分析模型具体包括：
3.根据权利要求2所述的轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，在所述步骤s32中，功率流计算公式表达为：
4.根据权利要求1所述的轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，所述步骤s4还包括：
5.根据权利要求4所述的轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，相对能量衰减系数表达为：
6.根据权利要求4所述的轨道列车碰撞能量流动分析方法，其特征在于，绝对能量衰减系数表达为：
