5. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПОДПРОГРАММЫ - ПОДГОТОВКА 
МИКРОПРОФИЛЯ И Т.Д.


5.1 Подготовка микропрофиля


Для расчетов динамики движения транспортных средств по неровностям дороги 
используются записи реализаций случайного микропрофиля, которые могут быть 
получены экспериментально, например, с помощью геодезической съемки, или 
сгенерированы с помощью численных алгоритмов.
В состав системы входит программа подготовки микропрофиля, работающая с 
файлами экспериментальных ординат неровностей дорог трех типов автополигона 
НАМИ. Указанные экспериментальные файлы лежат в системной директории 
ФРУНДа - ..\UTILF\DOROGI, а именно:
bulglad - ровный булыжник;
bwb1	- булыжник с выбоинами и буграми;
dmd	- динамометрическая дорога.
Подготовка микропрофиля производится специальной программой - obpron, 
которая центрирует экспериментальные ординаты высот неровностей и записывает их 
в необходимом виде в файл, который используется затем на шаге РАСЧЕТ. При работе 
из оболочки - пункт меню ‘Вспомогательные функции’, подпункт ‘Подготовка 
автомобильного микропрофиля’.
Программа obpron работает с двумя файлами, имена которых запрашиваются с 
терминала. 
Первый файл содержит экспериментальные ординаты микропрофиля, 
записанные в свободном формате по 2 ординаты в строке (левая и правая колея). 
Первые 8 строк данного файла содержат обязательные комментарии. В качестве 
примера можно обратиться к поставляемым файлам bulglad, bwb1, dmd.
Второй файл содержит результаты предварительной обработки микропрофиля 
и подается по запросу программы rashet32.
Программа запрашивает также некоторые вспомогательные данные, смысл 
которых определяется в запросах.
Более точное описание сглаживающей способности шины получается при 
подготовке микропрофиля под заданную скорость движения, на которой будет 
производиться расчет.
Для пространственной модели готовятся файлы с микропрофилем, различные 
для каждой колеи.
Для плоской модели на каждую колею можно подавать одинаковые файлы.


5.2 Нормирование собственных форм


Если собственные формы упругих подсистем были рассчитаны в системе 
единиц отличной от той в которой в дальнейшем предполагается вести расчеты, то 
перед генерацией модели (программа model32), нужно произвести нормировку форм с 
учетом выбранной системы единиц.
Нормировка форм производится программой umnform - пункт меню оболочки 
‘Нормировка коэффициентов форм упругих тел’. Указанная программа за один вызов 
производит нормировку форм для одной упругой подсистемы, номер которой она 
запрашивает с терминала. Программа использует файл с постоянным именем mnogit, в 
котором перечислены нормировочные множители последовательно для всех форм.
В первой строке файла mnogit указывается число форм в теле (может быть 
больше реального количества форм), затем в каждой строке два числа - коэффициент 
нормировки для перемещений и для углов, как правило эти строки одинаковые.


5.3 Связь с конечно-элементными комплексами и передача форм 
колебаний упругих тел


При моделировании упругих тел используются конечно - элементные модели 
таких тел, построенные с помощью существующих программ расчета МКЭ. При этом 
нужно учитывать два момента - нумерация узлов в КЭМ может не совпадать с 
нумерацией узлов в геометрии ФРУНДа и формат выдачи форм колебаний не 
соответствует входному формату ФРУНДа.
Поэтому для связи с программами КЭМ могут использоваться специальные 
программы для согласования геометрии и формата передачи собственных форм. Такие 
программы разработаны для взаимодействия с МКЭ комплексом NASTRAN и BASYS. 
Рассмотрим эти программы.


5.3.1 Взаимодействие с комплексом NASTRAN


	Для перезаписи собственных частот и форм из формата NASTRAN в формат 
ФРУНД разработана программа nasf, которая осуществляет требуемое 
переформатирование. Для работы программы nasf требуются следующие файлы:
? файл описания модели NASTRANа (расширение *.bdf);
? файл с частотами и формами колебаний, рассчитанными в NASTRANе 
(расширение *.out);
? файл геометрии в формате ФРУНДа (расширение *.geo). 
Программа nasf запрашивает перечисленные файлы и записывает собственные 
частоты и формы в формате ФРУНДа. Имя для выходного файла можно давать 
произвольное, рекомендуемое расширение - txt.
	Программа nasf работает следующим образом. Из файла *.bdf считываются 
координаты узлов модели NASTRANа, а из файла *.geo считываются координаты 
узлов тела в модели ФРУНДа. Затем программа для каждого узла тела из геометрии 
ФРУНДа находит ближайший или совпадающий узел в геометрии NASTRANa. Далее 
записывает коэффициенты форм для ближайших узлов в выходной файл, сохраняя при 
этом нумерацию узлов геометрии ФРУНДа.
	Геометрия для ФРУНДа может быть получена из геометрии конечно-
элементной модели. Так как для расчета динамики во ФРУНДе не требуется столь 
точная геометрия, которая используется в NASTRANe, то необходимые узлы и 
контуры тела должны быть заданы в NASTRANе с помощью фиктивных стержневых 
элементов типа CROD.
Для получения стержневой геометрии из NASTRANа в формате ФРУНДа 
разработана программа nrods. Для работы программы nrods требуется файл описания 
модели NASTRANа (расширение *.bdf) в котором обязательно описана упрощенная 
геометрия с помощью фиктивных стержневых элементов. После работы nrods 
образуется файл в формате *.geo, соответствующий геометрии фиктивных стержневых 
элементов.
	При использовании в моделях упругих тел, как правило складывается ситуация, 
когда первоначально строится полностью твердотельная модель, а потом то или иное 
тело заменяется на упругое. В этом случае геометрия, полученная из NASTRANа с 
помощью программы nrods, будет обладать другой нумерацией узлов и, скорее всего, 
не точно совпадать со «старой» геометрией ФРУНДа. Поэтому для использования 
геометрии, полученной из NASTRANа, ее следует перенумеровать. 
	Для перенумерации геометрии служит программа renuzl. Эта программа в 
качестве исходных данных использует файл с геометрией тела в твердотельной модели 
(старую геометрию) и файл с геометрий тела, полученный из NASTRANа с помощью 
программы nrods (новую геометрию). Renuzl ищет в новой геометрии узлы, 
совпадающие (с заданной точностью)с узлами старой геометрии, и присваивает этим 
узлам номера старой геометрии.
	Отметим, что для того чтобы использовать разные геометрии одного тела без 
изменения модели, такие геометрии должны обладать одинаковой нумерацией узлов, к 
которым подсоединяются соединительные элементы. Нумерация свободных узлов 
значения не имеет.
	Поскольку комплекс NASTRAN может быть установлен не только на IBM 
совместимом компьютере, то тексты источников вышеперечисленных программ (язык 
C) приложены к системе ФРУНД и находятся в директории ..\UTILF\NASTRAN.


5.3.2 Взаимодействие с комплексом BASYS


basgeom - программа готовит по входному файлу системы BASYS файл 
геометрии в формате ФРУНДа (файл *.geo), а также файл соответствия номеров узлов 
в КЭМ и файле геометрии для ФРУНДа. При этом учитывается, что нумерация узлов 
во ФРУНДе сплошная, начиная с 1. Поэтому нумерация КЭМ изменяется в 
соответствии с этим а изменения записываются в файл соответствия номеров узлов.
renbas - программа готовит файл собственных форм с учетом новой нумерации 
узлов в геометрии ФРУНДа. Входными данными для нее являются файл собственных 
частот и форм, полученный из BASYSа, а также файл соответствия номеров узлов в 
КЭМ и ФРУНДе. После работы программы образуется файл собственных частот, 
который можно вводить в библиотеку ФРУНДа.


5.3.3 Формат файла с собственными частотами и формами


	Собственные частоты и формы колебаний упругого тела могут получаться с 
помощью любой МКЭ программы, но для ввода в библиотеку тел они должны быть 
записаны в нужном формате. В файле для каждой частоты указывается ее номер, 
значение частоты, номера узлов и коэффициенты форм по шести направлениям. Такой 
формат проиллюстрируем примером:

 nomer ~astoty    1   ~astota       0.00


 1     1 +1.9437e+00 -8.7443e-02 -7.9858e-01 -6.0283e-05 +0.0000e+00 -1.6815e-05
 1     2 +1.9168e+00 -8.3994e-02 -8.0930e-01 -6.0283e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 1     3 +1.9674e+00 -8.8939e-02 -8.3695e-01 -6.0283e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 1     4 +1.9249e+00 -1.1773e-01 +2.1016e-01 -6.0285e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 1     5 +1.9070e+00 -1.1773e-01 +2.7406e-01 -6.0283e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 1   228 +1.9663e+00 -8.8939e-02 -8.3312e-01 -6.0283e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 1   229 +1.9851e+00 -1.1120e-01 -2.0860e-01 -6.0283e-05 -5.2256e-04 -1.6815e-05
 6     0 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00

 nomer ~astoty    2   ~astota       0.00


 1     1 +1.3993e-01 +2.1221e+00 +4.1607e-01 +5.3991e-04 +0.0000e+00 -1.9497e-04
 1     2 +1.5037e-01 +2.0983e+00 +4.2023e-01 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 1     3 +1.3074e-01 +2.1608e+00 +4.3096e-01 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 1     4 +3.2823e-01 +1.6904e+00 +4.8846e-01 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 1     5 +1.2157e-01 +1.6904e+00 -8.3845e-02 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 1   228 +1.1834e-01 +2.1608e+00 +3.9663e-01 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 1   229 +2.0593e-01 +1.9284e+00 +3.9739e-01 +5.3991e-04 +2.0283e-04 -1.9497e-04
 6     0 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00 +0.0000e+00


5.4 Подготовка данных по рельсовому пути


Моделирование качения железнодорожного колеса по рельсовому пути с 
помощью многополюсника типа 420 - п.п. 12.4 2, использует данные по неровности 
рельсового полотна и профилю колеса и рельса.
Подготовка профиля производится с помощью программы railway.exe. 
Программа использует три файла с постоянными именами:
spcdataz.txt - значения ординат вертикальных неровностей - одинаковые для 
левой и правой колеи;
spcdatac.txt - разница неровностей левой и правой колей по вертикали;
spcdatay.txt - поперечное смещение левой и правой колей.
В каждом из этих файлов данные хранятся в формате файлов с параметрами 
микропрофиля п.п. 5.1, только для левой и правой колеи заносятся одинаковые числа.
Файлы с такой информацией могут быть получены из экспериментальных 
данных или случайные реализации в них сгенерированы численными методами.
Файл spcdataz.txt должен присутствовать обязательно. При отсутствии 
spcdatac.txt левая и правая колея считаются одинаковыми. При отсутствии spcdatay.txt, 
в поперечном направлении профиль считается гладким.
Выходной бесформатный файл имеет постоянное имя railway.dat и содержит 
суммарную информацию о неровностях.
Все реализации микропрофиля колей должны быть сгенерированы с одинаковым 
шагом, который задается в блоке 37 файла задания параметров расчетной схемы 
ФРУНДа, аналогично заданию шага дискретизации микропрофиля автомобильных 
дорог
Подготовка данных по профилям сечений рельса и колеса производится программой 
spectr.exe. Профили задаются плоскими кривыми с помощью встроенного 
графического редактора и хранятся в файлах с именами, задаваемыми пользователем. 
В настоящий момент подготовлены два файла:
wheel.dat - данные по профилю нового колеса;
r50.dat - данные по профилю неизношенного рельса r50 в.
С помощью соответствующей функции программы Spectr.exe подготавливаются 
текстовые файлы профилей в формате файлов wheelpt.dat, railpt.dat, необходимых для 
работы многополюсника типа 420.
Рекомендуемый шаг дисретизации данных профилей - 0.5 мм.



5-1

