高速動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強(qiáng)度分析與模態(tài)研究.pdf

1、動(dòng)車組作為高速鐵路運(yùn)輸?shù)妮d體，必須具備良好的運(yùn)用狀態(tài)。作為轉(zhuǎn)向架上的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)，構(gòu)架不僅承擔(dān)著車體的自重和載重，還傳遞著車輛運(yùn)行中的各種載荷。車輛的高速運(yùn)行加劇了車輛的振動(dòng)，構(gòu)架的運(yùn)用條件也愈加惡劣。因此，為了保證車輛安全、可靠的運(yùn)行，必須保證構(gòu)架具備足夠的強(qiáng)度和剛度。
　　本文選取某型動(dòng)車組焊接構(gòu)架為研究對(duì)象，利用有限元方法對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了強(qiáng)度分析和模態(tài)研究，主要完成了以下工作。
　　本文首先對(duì)國(guó)內(nèi)外構(gòu)架的強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

2、進(jìn)行了對(duì)比分析，依據(jù)JIS E4207《鐵道車輛用轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計(jì)通則》及《200km/h及以上速度級(jí)鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)暫行規(guī)定》（簡(jiǎn)稱《暫規(guī)》）分別計(jì)算了構(gòu)架的載荷工況。
　　三維實(shí)體模型的建立是進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)。參照構(gòu)架的相關(guān)技術(shù)圖紙，利用三維造型軟件SolidWorks建立了構(gòu)架的實(shí)體模型。在建模過(guò)程中，對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，簡(jiǎn)化了非應(yīng)力集中區(qū)域的圓角、倒角等，并將不影響分析結(jié)果的安裝部件進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理。
　　

3、利用有限元分析軟件ANSYS Workbench建立了構(gòu)架的有限元模型，包括網(wǎng)格的劃分以及約束邊界條件的添加。根據(jù)兩種標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的載荷工況完成了構(gòu)架的靜強(qiáng)度分析，并基于Mises應(yīng)力法對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了靜強(qiáng)度評(píng)價(jià)，構(gòu)架在各種載荷工況下的應(yīng)力滿足要求。
　　根據(jù)靜強(qiáng)度的分析結(jié)果，對(duì)構(gòu)架上的應(yīng)力集中位置進(jìn)行了應(yīng)力統(tǒng)計(jì)計(jì)算，并利用材料的Goodman疲勞極限線圖對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度校核，疲勞校核點(diǎn)均未超出疲勞極限線圖的包絡(luò)線，構(gòu)架滿足疲勞強(qiáng)度要

4、求。
　　運(yùn)用子模型技術(shù)，對(duì)構(gòu)架的空氣彈簧安裝座進(jìn)行了網(wǎng)格細(xì)化，并按照《暫規(guī)》中的超常垂向載荷工況進(jìn)行了強(qiáng)度分析，子模型的最大應(yīng)力值為57.875MPa。與整體模型分析相比，子模型的使用大大降低了計(jì)算時(shí)間，并且提高了計(jì)算精度。
　　最后，在ANSYS Workbench中對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了模態(tài)分析，研究了構(gòu)架的固有振動(dòng)特性，得出了構(gòu)架的自振頻率和對(duì)應(yīng)的各階振型，構(gòu)架的最低階固有頻率為39 Hz，高于線路的激擾頻率及車體等部件的自振