刘余龙_基于HyperMesh 的机车转向架构架静强度及疲劳强度分析.pdf

Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 基于 HyperMesh 的机车转向架构架静强度及疲劳强度分析 刘余龙 陈晓峰 卜旦霞 南车株洲电力机车有限公司 株洲 412001 摘要：本文利用HyperMesh 软件建立了构架的三维有限元模型，根据标准UIC615-4 对构架施加各种载 荷工况 ，然后利用HyperMesh 与其他CAE 软件求解器接口 ，把有限元模型导入求解器中求解各工况下的 应力，并进行校核，完成构架的静强度及疲劳强度分析。 关键词：HyperMesh 构架 静强度分析 疲劳强度分析 0 引言 转向架是机车的主要组成部分，它利用轮轨间的黏着保证牵引力的产生，保证机车顺利通过曲线并使 [1] 机车具有较好的运行平稳性和稳定性 。构架是转向架的骨架，是转向架其他零部件的安装基础，承受各 [2] 零部件所产生的载荷 。构架的受力状态非常复杂，为保证机车运行的安全性，有必要在转向架设计时对 构架进行强度评估。本文以某机车构架为研究对象，利用Altair 公司的HyperMesh 软件建立构架的有限 元模型，并进行有限元分析。 1 构架有限元模型 本文中讨论的机车构架的结构特点为端部牵引，框架为“日”字形结构，主要由2 根侧梁 1 根横梁 1 根端梁及1根端部牵引梁组成，各梁皆为由钢板焊接而成的箱型焊接结构。中间横梁设有电机吊挂座。端 部牵引梁设有牵引座与牵引杆连接，给车体提供牵引力。 在构架设计时用三维软件建立构架的三维模型，然后导入到HyperMesh 中，利用HyperMesh 的抽中面 功能建立由面元素组成的构架模型。由于整个构架主要由钢板焊接而成，其长度和宽度远大于其厚度，因 此构架主要离散成壳单元，部分安装座离散成实体单元。最后离散出壳单元78006 个，实体单元4804 个， 节点78466 个，构架有限元模型如图1 所示。 1 Altair 2012 HyperWorks 技术大会论文集 图1 构架有限元模型 2 计算参数及载荷工况组合 在转向架构架的强度计算分析中，计算载荷和载荷工况参考《UIC615-4 动力转向架构架强度试验》 标准中规定的计算载荷和载荷工况实施。 2.1 计算参数 构架强度计算的基本参数见表1。 表1 构架计算参数 序号 符号 描述 数值 单位 1 P 轴重 25000 kg u 2 M v 机车质量 100000 kg 3 M b 转向架质量 18000 kg 4 la 轴距 2600 mm 5 nb 每节机车转向架数量 2 - 6 ne 每个转向架上轮对数量 2 - 7 M d 电机装配质量 2150 Kg 8 M e 电机额定扭矩 5894 N*m 9 M t 电机短路扭矩 40000 N*m 10 kpz