基于ANSYS的铁道机车车辆车体建模研究

具体分析了铁道机车车辆各种车体结构、有限元结构模型、ANSYS软件特点，以动车组、客车、敞车和罐车车体为例，基于ANSYS软件对如何快捷有效合理地建立各种车体模型进行了探讨，总结了一些车体建模的方法，可以很大程度上提高车体建模的效率。     

基于接触非线性的自翻车FEA实现

基于FEA(Finite Element Analysis)接触非线性,利用ANSYS软件实现了改进的新型自翻车车体非线性静强度分析,突破了国内外因自翻车模型庞大,结构复杂,接触边界条件繁多而带来的有限元非线性分析的困难.分析过程中充分考虑了自翻车体倾翻机构、八字面挡铁、活动卸货门等关键构件间特有的接触情况,更切实际地模拟了倾翻机构的工作状态,减小了仿真分析的误差.细述了自动倾翻车体结构建模过程中接触部件间的细节处理.通过接触非线性分析计算,得到了关键位置的应力分布情况,车体结构静强度与刚度均满足设计要求.     

铁道车辆板梁结构多方案对比分析

为合理处理铁道车辆车体上的板梁组合结构,解决车体结构分析中典型的板梁偏心连接问题,构建了偏心节点的节点位移关系式,利用APDL语言实现了批量约束方程的施加;并根据ANSYS软件中梁单元、板单元、实体单元的基本特征构造了5种板梁组合结构模型,对它们进行了有限元分析及对比.研究结果表明:对于同一典型的板梁结构,用板梁偏心组合建模(单点约束)方案得到的模型与用实体建模方案得到的模型有限元分析结果比较接近,用全板壳建模的两种方案均相对实体单元模型约束稍强,而用板梁偏心组合建模(双点约束)方案得到的模型则约束过强;同时采用板梁组合建模的模型单元数和节点数相对较少,可以节省计算机时,降低计算费用.     

基于子模型技术的复杂轨道车辆车体结构优化分析

为了考察某复杂轨道车辆车体底架中部纵向连杆结构承受纵向压缩载荷的能力,分别将纵向连杆离散成体单元和壳单元,对整车模型进行纵向压缩工况计算,分析2种常规建模方式的计算结果差异和缺陷。为了解决以上2种常规建模方式存在的问题,提出在子模型中对纵向连杆关注区域全部使用体单元建模的方法来得到纵向连杆区域精确的应力结果,并根据精确计算结果对该区域的局部结构进行优化。分析结果表明:在车体结构有限元强度分析过程中,为了解决常规建模方式存在的问题,在合理选择切割边界的情况下,采用子模型技术可以更加快速精确地获得关注区域的应力结果;在车体结构设计中,充分考虑结构刚度的协调性有利于提高车体结构强度。     

ANSYS在机车车体结构设计中的应用

通过介绍某机车车体详细的有限元模型,描述了对车体结构分析的基本过程.并明确了车体有限元分析的主要影响因素,以及对车体结构分析的基本步骤,为利用ANSYS对机车车体结构分析提供了参考依据.     

基于子模型的铁路车辆结构强度精细计算

对某铁路货车车体结构进行了有限元强度精细计算.根据车体的对称性建立了1/4几何模型;在Hv-perMesh中采用实体单元建立有限元分析模型,按纵向、垂向工况进行加载;导人ANSYS中完成对车体主模型的静强度有限元分析,通过计算结果与试验测试数据的对比,验证了模型的合理性;运用子模型技术,选取枕梁附近区域建立子模型,进行有限元分析精细计算,得到了较主模型更为接近测试数据的结果.     

70%低地板轻轨列车车内声学计算与分析

通过对70%低地板车辆进行动力学建模,仿真得出车辆正常运行时二系结构与车体连接处的力和两处下铰力,以此作为激励对车体结构有限元模型进行频率响应计算。用计算得到的车体位移激励车体声学有限元模型,得到车内声学模态、声场分布和ISO标准场点响应。结果显示,车体在几个特定频率下的声压级超出了车内噪声指标。通过对几个特定频率下的各板件声场贡献量计算,得到车顶正贡献量较大,可提供给厂方进行结构优化。同时,根据结构模态、声学模态计算结果对车体下吊设备频率提出了建议。     

基于UIC 566的客车车体设计

文章以I-DEAS和HYPERMESH为建模软件,以ANSYS/LS-DYNA为准静态分析和碰撞分析软件,建立了兼顾准静态分析及碰撞分析的某出口铁路客车车体有限元模型,并经方案对比分析,最终获得了符合国际铁路联盟标准UIC 566要求的车体结构.     

铝合金地铁车体零件有限元模态分析

目前,铝合金地铁车体广泛采用大型中空闭口型材,其结构具有一定的复杂性,为简化计算程序,需进行 铝合金车体的有限元建模与静力学分析。本文通过采用两种不同的单元类型(solid45和shell63)建立铝合金地 铁车体典型零件的有限元模型,在相同的边界条件和载荷下,比较两种模型的静力学和动力学计算结果,得出 在满足工程精度的前提下采用板壳单元,可使单元数大大减少,且提高了网格的质量,具有节约计算成本的特 点,这为进行铝合金地铁车体的有限元建模与静、动力学分析及优化提供了参考依据。     

铁路客车车体疲劳强度仿真研究

在铁道车辆车体疲劳强度评估的方法中,数值仿真分析具有高效性和经济性的特点。车体疲劳强度数值仿真分析主要涉及疲劳载荷工况选取、车体结构规范建模、应力评估准则建立。文章在综合分析已有的车体结构疲劳强度分析标准和材料疲劳强度评价标准的基础上,归纳总结出2种车体疲劳强度评估的数值仿真分析方法,并给出了模型有限元单元大小15~20 mm的建议值以及相应的应力评价准则。     

基于ANSYS的无缝渡线道岔有限元分析研究

为能客观反映无缝道岔实际受力情况,通过坐标定位的方法建立无缝道岔的精确有限元模型,并在此基础上建立组合无缝道岔的有限元整体分析模型;应用有限元软件ANSYS的APDL参数化建模技术,对车站中存在的不同夹直线长度无缝渡线道岔进行分析,并通过与单开道岔的对比,得出无缝渡线道岔的受力和变形规律.     

不同自由度单元之间连接刚度问题的研究与应用

针对有限元分析中,板壳单元与实体单元之间由于自由度的不匹配,使转动自由度在板壳单元与实体单元交界处产生不连续的问题,提出了采用约束方程进行联合建模的思路。根据有限元理论进行公式推导,得到了约束方程在板壳单元与实体单元连接处的刚度协调方程;用有限元实例进行计算比较验证;将该建模方法运用于某地铁车的仿真当中。理论分析及仿真结果表明,非协调性单元之间自由度的协调统一对仿真结果有较大的影响,采用约束方程在板壳单元与实体单元之间形成过渡能有效消除自由度不协调的问题,从而得到更切合实际的仿真结果。     

铁道客车大变形碰撞仿真研究

利用数值仿真技术对铁道客车进行大变形碰撞研究。通过设置不同部分壳体单元的不同厚度,巧妙地处理了车体钢骨架与车体侧墙板及其他各种板件的焊接关系。根据仿真结果分析车身主要吸能部件的变形规律,改进牵引缓冲梁的结构,提高其吸收能量的性能。建立车与车的正撞模型,计算表明初速度相对大的车可能爬到初速度相对小的车上。建立斜角碰撞模型,指出为了减少列车脱轨后的严重伤害,应加强铁道安全护栏的研究。假人模型中的有关头部伤害指标和大腿伤害指标的计算结果表明,列车碰撞及其乘员二次碰撞是导致乘客伤害的关键原因。利用PAM CRASH的并行处理技术,进行了600万自由度有限元模型的25B铁道客车之间的碰撞分析。     

基于混合有限元法的钢箱拱相关稳定分析

针对薄壁结构提出了一种混合有限元方法,对结构关心的部位采用板壳单元模拟,其他部位采用杆系单元模拟,根据平截面假定推导了2种单元在交界面处的约束方程,由此建立整体混合有限元模型。通过算例验证了该方法的可靠性,可以计算薄壁结构的整体稳定、局部稳定和整体局部相关稳定。用该方法对某座刚构-单肋钢箱系杆拱组合桥梁进行特征值和弹塑性稳定分析,得到了相应的稳定系数和失稳模态。实例显示,该方法既可以弥补梁单元模型无法计算构件局部屈曲的不足,又可克服局部板壳模型无法准确模拟其整体边界条件及工作环境的缺点,还可以避免全结构板壳模型产生过多单元数量和庞大结构刚度矩阵的弊端,计算可靠性和计算效率大大提高。     

160km/h轨道车车体模态和稳定性有限元分析

针对高速轨道车设计引起的车体制结构动态特性下降的问题,以国内的最高速度160 km/h轨道车车体钢结构为研究对象,依据车辆动力学相关理论及仿真分析技术,分析计算车体结构的动态性能,并就这一问题提出几点解决思路.分析结果表明,在整备状态下车体满足相关标准的要求,为使其动态特性更好,需对车体进行尺寸和结构优化.     

关于轨道交通声屏障结构优化的仿真分析

采用有限元—无限元耦合法,依据有关文献的声屏障模型进行有限元建模,验证基于有限元—无限元耦合法的Actran软件计算声屏障插入损失。在通过试验验证无声屏障时路基线路模型可靠性的基础上,进而对表面带有凸起的声屏障结构进行数值仿真计算分析;研究表面带有圆形凸起和表面带有三角形凸起的声屏障结构的扩散体宽度、间距及突出高度分别对其降噪效果的影响,并优化其各自结构参数,为设计效果达标、结构合理和外形美观的声屏障提供理论依据。     

基于基准有限元模型的箱梁TMD振动控制研究

针对高架桥梁结构引起的振动噪声问题,研究TMD控制箱梁结构振动的特性。为了获得精准的箱梁有限元模型,首先以铁路32 m简支箱梁桥为原型,按10:1的几何相似比设计制作简支箱梁缩尺试验模型,应用ANSYS软件建立初始动力有限元模型;对有限元模型模态分析与试验模型模态测试得到的自由模态信息进行误差分析,并采用基于灵敏度分析的模型修正技术对初始动力有限元模型弹性模量和密度进行修正,得到基准有限元模型,误差确认结果显示修正后的有限元模型更精准地反应箱梁的振动特性;进一步利用基准有限元模型,开展TMD控制简支箱梁桥振动的研究,研究结果表明TMD对于抑制桥梁竖向共振有很好的效果。     

有限元分析在12m标准轨道衡承重梁设计中的应用

在12 m标准轨道衡承重梁设计过程中采用有限元分析,利用Ansys建立承重梁的几何模型和以壳单元shell63为基本单元的承重梁有限元计算模型。计算模型在不同载荷作用下的最大应力以及变形情况,提出在不改变主体结构的情况下对承重梁进行加固。此方法可为12 m标准轨道衡承重梁的结构设计和改进提供理论依据。