基于ANSYS的钢制车轮有限元分析

建立某特定车型车轮的有限元模型,进行弯曲应力和径向应力分析及疲劳分析,探究车轮疲劳寿命的影响因素。对车轮分别进行正对螺栓孔和正对2螺栓孔中间加载2种工况的应力分析。最后应用Fatigue模块对车轮进行弯曲疲劳寿命分析,预测车轮的疲劳破坏位置和使用寿命。     

注油孔对机车车轮疲劳强度的影响

针对一种电力机车车轮进行整体疲劳试验时,试验车轮辐板与毂孔圆弧处的注油孔位置发生贯穿裂纹的问题,研究了车轮注油孔对车轮疲劳强度影响以及裂纹产生的原因.运用理化性能检验以及有限元仿真进行车轮裂纹原因分析.研究结果表明:注油孔位置处于相对高应力区及注油孔表面加工粗糙超差是导致车轮进行疲劳试验失效的主要原因.因此,车轮设计时应考虑注油孔对车轮强度的影响,注油孔入口位置尽量避开高应力区,车轮注油孔加工时应保证粗糙度.     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

机车轮对温差法装配过程三维弹塑性模拟

用有限元方法对机车轮对温差法装配过程进行了三维弹塑性模拟,分析了车轮与车轴中的等效应力和接触应力的分布以及轮对的塑性变形,探讨了轮毂配合间的边缘应力集中问题,对轮对过盈配合的设计具有一定的指导意义.     

机车轮对过盈配合温差法装配的有限元模拟

与经典的力学方法相比,用有限元方法可以有效地分析复杂形状轴毂过盈配合的各种问题,从而提高轴毂过盈配合设计的可靠性.对机车轮对过盈配合温差法装配过程的有限元模拟说明,虽然在过盈量较小时,弹性和弹塑性有限元模拟都能够比较真实的模拟车轮与车轴中的应力分布,确切地反映轮毂配合间的接触边缘应力集中等,但是,当过盈量较大而发生塑性变形时,弹塑性模拟分析,能够比较准确地计算出轮对的塑性变形,因而,比弹性有限元模拟更加真实,因此,弹塑性有限元分析对安全性要求很高的机车轮对过盈配合的设计就更有指导意义.     

轮轨热接触耦合效应的有限元分析

针对制动热应力问题,运用有限元直接耦合法,对车轮热接触工况进行了模拟,采用耦合方程同时求解温度场和位移场,研究了纯机械载荷工况和热接触耦合工况下轮轨应力分布与变化规律,分析了车轮及钢轨表层材料和次表层材料的变形、温度与应力之间的关系.分析结果表明:由于热应力的影响,车轮表面以下0～1 mm的表层区域等效应力最大值增大了...     

机车轮对过盈配合温差法装配的有限元模拟

与经典的力学方法相比，用有限元方法可以有效地分析复杂形状轴毂过盈配合的各种问题，从而提高轴毂过盈配合设计的可靠性．对机车轮对过盈配合温差法装配过程的有限元模拟说明，虽然在过盈量较小时，弹性和弹塑性有限元模拟都能够比较真实的模拟车轮与车轴中的应力分布，确切地反映轮毂配合间的接触边缘应力集中等，但是，当过盈量较大而发生塑性变形时，弹塑性模拟分析，能够比较准确地计算出轮对的塑性变形，因而，比弹性有限元模拟更加真实，因此，弹塑性有限元分析对安全性要求很高的机车轮对过盈配合的设计就更有指导意义．     

车轮次表面裂纹力学特性分析

为了研究车轮次表面裂纹的力学特性,利用ANSYS软件建立了轮轨接触的有限元模型,分析了车轮纯滚动时裂纹尖端应力随车轮运动时的变化规律,研究了轮轨蠕滑系数对裂纹尖端应力的影响.结果表明:当裂纹位于轮轨接触区域上方时,裂纹尖端的von Mises应力和切应力变化十分剧烈,其值分别是无裂纹时的3.2倍和21.7倍;在轮轨初始接触时,最大von Mises应力不是发生在裂纹尖端,而是出现在裂纹尖端的后方位置处;裂纹尖端von Mises应力和切应力峰值随着轮轨蠕滑系数的增大而逐渐增大.研究结果显示车轮次表面裂纹对应力影响很大,因而在车轮制造及检测中要密切关注裂纹状态,以防发生事故.     

考虑UIC强度准则的轨道车轮辐板渐进结构拓扑优化方法

为了提高轨道车轮的结构性能, 利用渐进结构拓扑优化方法(ESO)建立了轨道车轮的结构优化模型; 以双S型轨道车轮为设计蓝本, 分析了轨道车轮的辐板设计域, 提出了轨道车轮在多工况作用下的渐进结构拓扑优化方法; 介绍了利用渐进结构拓扑优化方法实现结构应力均匀化的优化思路; 根据《整体车轮技术检验》(UIC 510-5:2003)标准, 分别考虑了轨道车轮在直线工况、曲线工况和道岔通过工况, 不仅获得这3种典型工况共同作用下的拓扑优化结构, 而且还获得了3种典型工况依次作用下的6种拓扑结构; 对比了优化前后车轮辐板的应力, 并利用有限元工具验证了优化后车轮的辐板应力特性, 证明渐进结构拓扑优化方法的正确性和有效性。研究结果表明: 利用渐进结构拓扑优化方法对轨道车轮的拓扑优化是适用的; 在车轮质量不增加的前提下, 优化后车轮辐板的厚度增加且不等厚, 有效地减小应力集中, 降低结构应力; 对比原双S型车轮, 优化后6种车轮模型的结构性能均有所提升, 分别提高了16.6%、20.7%、22.5%、21.3%、20.1%和19.5%, 其中, 方案3的优化车轮在3种工况下辐板处的最大结构应力分别降低了4.0%、14.5%和6.7%。研究有助于轨道车轮结构强度的提高, 并对多工况耦合作用下轨道车轮结构优化具有重要的参考价值。      

车轮与曲线钢轨接触的有限元分析

分析车轮与曲线钢轨接触的应力和变形,借助于Hypermesh有限元软件,建立了磨耗后的轮轨全接触和轮轨轮缘贴靠的轮轨三雏弹塑性接触有限元模型.并应用Marc软件进行了充分的非线性弹塑性接触计算,整理并分析接触位置,以及接触Mises应力数据.此外根据计算结果,全面分析了接触斑和Mises应力的变化规律,得出了轮轨在不同...     

基于美国ARR疲劳设计准则的结构设计反求研究

针对铁路重载货车疲劳设计的被动局面,基于美国ARR标准,以数学手段提出了结构设计反求技术.不同于传统的静强度下的应力设计,它是根据疲劳寿命要求反求出以动载荷标定的设计应力,从而实现了真正意义上的寿命设计.取ARR标准中一个典型案例进行设计反求,证明了所提出反求设计的数学模型是可靠的.     

美国焊接桥梁的疲劳设计准则

50年前,疲劳设计在美国人看来并非是一个很严重的桥梁性能问题.疲劳设计运用了限制最大应力的概念,即假定疲劳极限发生在2×106次循环荷载时,利用最小应力与最大应力的比R,限制各点的最大应力.根据道路类型与每日平均车流量,采用型号为HS-20的设计车来测定特定周期.在20世纪60年代末至70年代初,发现钢结构桥梁中存在疲...     

松花江大桥0#块空间应力分析

对预应力混凝土连续箱梁在施工阶段各工况下0#块顶板、底板、腹板和横隔板作了空间应力分析,计算中计入了收缩、温度和时间效应的影响,对不同施工阶段作了对比分析,从而获得施工过程次应力的准确分布规律,为0#块优化设计积累了经验。     

风力发电用齿轮箱齿根应力测试系统的开发

针对风电齿轮箱研制中检验修形效果的难点,提出了齿根应力测试技术,可同时测出齿根处,齿向载荷分布系数和载荷不均匀系数.论述了风机齿轮箱应力测试系统的原理及其主要组成部分,给出了典型的应力分布和均载测试结果;重点分析了测试系统中关键的程控放大模块和I2C总线通信.运行实践表明,该应力测试系统能够对齿轮箱的啮合状态进行定量分析,测试结果对齿轮修形及结构设计等有重要的参考价值.     

船舶舱室色彩人性化设计分析

文章从人性的观点出发探讨如何设计出一个消除压力和缓解疲劳的高情感、更人情化的舱室空间环境,提出人性化的色彩设计是调适船员心理的重要手段。通过对船员特殊心理以及色彩的功能与效应分析,提出基于船员特殊心理的船舶舱室色彩设计的思路和手法。     

某斜拉式桁架桥节点局部应力仿真分析

通过建立某斜拉式桁架桥节点的ANSYS有限元模型,并根据结构的实际情况对边界以及荷载进行模拟,分别计算出节点在恒栽以及恒载加活载作用下的应力分布情况,这一分析方法和结果可为局部应力分析以及同类型桥梁的设计提供参考。     

半刚性沥青路面结构组合优化设计研究

针对目前半刚性基层沥青路面早期破坏严重的问题，采取柔化基层的方法优化路面结构组合设计，一方面这样并不会降低路面的结构承载力，另一方面基层模量与沥青面层模量的合理匹配，使面层内的剪应力和层底拉应力均控制在较低的应力水平，避免早期损坏的发生。同时，采用一种全新的抗剪性能评价方法——单轴贯入试验方法，进行沥青混合料抗剪性能评价，并铺筑了试验路，结果表明该设计具有良好的路用性能。提出的设计理念及试验方法、材料级配，对于国内类似工程必然具有重要的指导意义，同时也为我国道路设计理论的发展提供有益的借鉴。     

复合式机场道面结构设计方法

将沥青面层抗反射裂缝疲劳寿命和水泥混凝土板弯拉疲劳强度作为复合式机场道面的设计依据,基于复合式机场道面荷载应力、温度应力及抗反射裂缝疲劳寿命的计算式,借鉴民用航空运输机场水泥混凝土道面结构设计方法和公路水泥混凝土路面结构设计方法,提出了以荷载与温度综合疲劳弯拉应力和沥青面层反射裂缝疲劳寿命为设计指标的复合式机场道面结构设计方法,以单层、双层、三层的面层结构组合方案进行对比设计。设计结果表明:面层采用双层的改性沥青混凝土方案时综合疲劳应力为4.84 MPa,抗反射裂缝疲劳寿命为699 362次,满足设计要求,是一种经济可靠的结构组合方案,因此,设计方法可行。     

特长软岩公路隧道结构设计与稳定性分析

介绍了特长软岩公路篮家岩隧道结构设计过程,借助于有限元数值模拟方法,采用梁一弹簧模型模拟衬砌结构,进行了隧道结构的力学特性分析,通过对其二次衬砌进行受力计算及稳定性分析,阐述软岩隧道段设计思路及支护手段,验证可支护参数的合理性及可靠性。     

体外预应力箱梁桥转向块受力性能分析

转向块是体外后张预应力桥梁一个特别的设计,体外预应力筋通过转向块改变方向从而形成预应力折线配束,但其结构形式不规则,应力状态较为复杂。文章通过对一肋式转向块进行实体有限元模拟仿真分析,揭示了转向块的受力特性,并对其设计提出了相关的建议。