跨座式双轴宽轮距转向架构架焊缝参数敏感性分析

为克服整体法进行焊接结构强度设计时造成的母材强度过剩,焊缝强度不足的问题,建立了包括焊缝在内的新型双轴宽轮距转向架构架的有限元模型,采用Hyperworks中的Optistruct模块进行静强度分析,在动力学软件Adams中建立包括转向架在内的整车动力学仿真模型,根据实际运营情况仿真得到用于疲劳计算的各关键点的时间载荷历程。考虑缺口应力和应力修正对焊缝的影响,对焊缝进行疲劳损伤分析,并对关键焊缝参数进行了敏感性分析,从分析结果可以看出焊接熔深和焊接厚度对于焊缝的疲劳损伤的影响是决定性的,焊缝的倾斜角度的影响力几乎为零,缺口尺寸对焊缝疲劳损伤的影响也尤为关键。     

基于子模型技术的转向架焊接构架疲劳评估

为提高高速动车组焊接构架复杂区域的有限元分析结果精度,降低求解规模和分析时间,利用子模型技术进行了焊接构架的疲劳评估.以某型动车组动力转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 615-4和EN 13749标准中的载荷施加要求,采用有限元软件ABAQUS进行了运营工况不同载荷组合下的强度分析,并进行了焊缝处的疲劳强度分析,确定了焊接构架的疲劳薄弱区域.在此基础上,运用子模型技术将应力幅值最大的转臂定位座与下盖板角焊缝区域从构架整体中分离出来进行构架的疲劳评估,采用热点应力法得到该处的疲劳寿命为3.6×10~6次,满足IIW标准规定的2×10~6次,分析结果表明该构架疲劳寿命满足设计要求.     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

卸货状态下漏斗车车体疲劳强度分析

通过漏斗车车体结构自由模态分析,确定卸货时振车器激振力的工作频率,确保冻结和板结的货物快速与完整地倾卸出;在激振力静态载荷作用下,对漏斗车车体进行静强度分析,并筛选出车体待评估焊缝;依据主S-N曲线法,对漏斗车车体关切焊缝进行结构应力分析和疲劳寿命预测,结果表明:在振车器激振力疲劳载荷作用下,车体焊缝疲劳损伤最大值为0.16,因此,建议漏斗车车体设计时,疲劳载荷工况不仅要包括ARR标准中的心盘、车钩等工况,还应考虑运用中的卸货工况.     

高速动车组焊接构架疲劳强度评估

针对高速动车组焊接构架的结构特点,建立某型高速动车组转向架焊接构架有限元模型,基于TB/T 2368-2005标准对焊接构架进行静强度分析,遴选出相对薄弱部位,并基于动应力法对选取的薄弱部位进行动应力计算,结合材料的Goodman疲劳曲线,评估焊缝区和非焊缝区的疲劳强度.结果表明:超常载荷工况下,构架的最大应力出现在焊缝区,为296 MPa,13种模拟运营工况下,无缝区的最大应力为225 MPa,焊缝区的最大应力为195 MPa,均未超出结构材料的许用值. 6个考察部位中只有侧梁下盖板和转臂座连接处的应力幅略高于焊缝疲劳许用应力,其余各部位的动应力均符合设计要求.     

不锈钢激光焊分析试验对比研究

基于梁单元、壳单元建立激光焊拉剪试样有限元模型,对激光焊中心对中和偏移的焊接方式进行模拟分析,运用ANSYS有限元软件做线弹性分析,加载位移边界载荷,输出激光焊缝剪切力,与试验样件做对比分析,结果表明不同载荷下的激光焊强度预测结果与试验有良好的一致性,验证了模拟方法的可靠性.以有限元和试验对比分析的结果为基础,建立了完整的轨道车辆整车激光焊强度评估方法,并在某出口地铁上成功应用.     

DF4机车转向架构架有限元分析

DF4机车转向架构架是由2个侧梁、2个横梁和2个端梁焊接而成.利用三维设计软件Pro/E建立了构架的三维模型,运用有限元分析软件Ansys,对构架分别进行了4种载荷工况下的静强度分析.计算结果表明：构架静强度足够,刚度满足要求.     

不锈钢地铁车辆侧墙焊缝缺陷率分析

由于非熔透型激光叠焊工艺的局限性,侧墙焊缝处会产生内外钢板局部未焊透的现象即焊缝缺陷.为研究这种焊缝在不同缺陷率下的拉剪强度及其对车体静强度的影响,结合某不锈钢地铁车辆激光焊车体,通过建立不同焊缝缺陷率的车体有限元模型,分析各个工况下不同焊缝缺陷率的车体侧墙焊缝剪应力的变化,以此确定在静载工况下不锈钢激光焊车体侧墙焊缝缺陷率的限值.     

正交异性钢桥面板焊缝强度的不确定性评估

针对正交异性钢桥面板设计中关键的尺寸存在不确定性的问题,构建了焊缝强度不确定分析的数值模式.利用响应面法建立焊缝强度与参数之间关系代理模型,可有效避免不确定分析中需要反复进行复杂的有限元分析.不确定分析与DE演化算法相结合,可以快速进行不确定性计算,提升计算效率.文中算例分别给出了各设计参数在不同设计样本下的不确定数值结果,并进行对比分析.数值结果表明:所构建的不确定性数值模式能有效地考虑多种不确定因素的影响,有效反映了设计参数变化与焊缝强度之间的关系,可避免初始设计阶段进行确定性设计时过于保守的估计.     

基于ASME标准的动车组沙箱焊接结构疲劳评估

为了研究动车组沙箱焊接部位的疲劳寿命,根据沙箱的结构建立有限元模型,加载三种疲劳载荷工况,选取主要焊缝,运用ASME标准中的主S-N曲线法和参照BS标准的名义应力法分别计算所选焊缝的应力和累积损伤比,通过计算结果证明沙箱结构设计的合理性.改变焊缝单元的大小,对比不同尺寸单元下两种算法的计算结果,证明主S-N曲线法对焊接结构进行疲劳评估的时候不受有限元网格大小的影响,比名义应力法更为可靠.     

基于等效结构应力法的电机机座焊接结构疲劳寿命预测

采用有限元法对牵引电机机座进行静强度计算,并在此基础上利用美国ASME标准中采用的等效结构应力法对牵引电机机座的主焊缝进行疲劳寿命预测,分析计算了该机座8条主焊缝的应力集中和疲劳寿命.计算结果表明:静强度结果满足没计要求,并且牵引电机机座的主焊缝具有良好的抗疲劳性能.     

全自动驾驶地铁不锈钢车体静强度和模态分析

根据全自动驾驶地铁不锈钢车体结构特点,简化该车体几何模型,建立相应的有限元模型.基于车体静强度计算标准,确定10种车体结构静强度的计算工况.在这些计算工况作用下,计算车体结构的静强度.计算在最大垂直载荷作用下车体结构刚度,以及车体钢结构模态与整备状态下车体结构模态.计算结果表明全自动驾驶车辆不锈钢车车体结构的刚度、静强度和模态均满足车体结构设计要求.     

水泥土挤密桩复合地基静载荷试验的数值模拟分析

水泥土挤密桩在客运专线的地基处理中得到了广泛应用,但其设计施工多以经验为主,许多问题还有待于深入的研究.水泥土挤密桩单桩复合地基静载荷试验复杂,耗资大,而郑西客运专线利用有限元数值模拟的方法对其进行较深入的分析,得出了一些与现场试验相符的结论,说明利用数值模拟的方法能够很好地模拟水泥土挤密桩单桩复合地基静载荷试验.     

焊接构架闸瓦托吊座与制动杠杆支座强度分析

通过对焊接构架闸瓦托吊座和制动杠杆支座进行受力分析,确定了两者载荷工况,并对其进行了有限元分析,确定出闸瓦托吊座和制动杠杆支座上的应力分布.在此基础上,进行了静强度和疲劳强度校核.研究结果表明,焊接构架闸瓦托吊座和制动杠杆支座静强度满足TB/T 1335-1966的规定,疲劳强度满足AAR-M213-8V的要求.     

焊点强度快速评估方法及应用

利用有限元分析方法和软件二次开发功能,研究设计阶段车体焊点强度快速评估方法及应用.首先,指出了有限元模型中利用梁单元模拟焊点,国际标准推荐使用焊点的最小剪切力评价焊点强度;然后,基于Hyperworks和ANSYS软件,结合焊点强度评估方法,提出了运用Tcl语言和APDL语言编制分析程序,实现了焊点利用率的快速计算;最后,利用开发程序对某不锈钢车体的焊点静强度进行了评估,并以云图形式显示了计算结果.结果表明:某不锈钢车体焊点强度利用率小于1,满足设计要求;应用开发程序使得焊点评估高效快捷,有效地简化了操作步骤、降低了出错几率,且结果可视化程度高,数据直观方便,对企业具有实际应用价值.     

碳纤维复合材料车体结构强度仿真分析与结构优化

利用子模型和结构优化技术相结合的方法,对碳纤维复合材料司机室的地铁车体结构进行强度研究.基于复合材料力学特点,建立地铁车车体有限元模型;在EN12663-2010标准中静态载荷作用下,对其车体结构进行静强度有限元分析,运用Tsai-Wu失效准则对碳纤维复合材料司机室进行评价,找出其薄弱部位出现在司机室骨架上,并提出改进...     

铁路罐车端部支座联接螺栓及车体接触非线性分析

在铁路罐车的运行过程中,为保证罐体的稳定状况,需要对封头端部支座与底架联接的螺栓施加合理的预紧力.利用有限元仿真方法计算得出铝合金支座与底架铁地板结合面的摩擦力大小,根据机械设计中螺栓组受横向载荷的情况,对封头支座螺栓拧紧力矩进行计算与螺栓校核.通过TB/T1335-1996标准对整车进行3种工况的接触非线性有限元分析,考核封头支座处螺栓及车体的强度,得出车体各部件静强度满足设计要求.     

轨道车辆不锈钢车体焊点强度评估方法研究

结合国际标准和接头疲劳试验及有限元模型,研究在设计阶段不锈钢车体焊点强度的快速评估.首先,对比分析英国标准EN 15085-3:2007和美国AWS C1.1M/C1.1-2000标准中基本金属的强度、板厚及焊核直径对焊点最小剪切力的影响;然后,对某出口不锈钢超载状态车体承受纵向压缩时,考虑到车体结构复杂与焊点数量庞大,借助梁单元模拟点焊连接,利用美国标准中的焊点最小剪切力对车体焊点的静强度进行评估.指出该车体底架焊点设计存在问题,需要进一步进行改进焊点设计.接着,分析焊点疲劳强度评估各类方法的特点及适用范围,基于焊点接头疲劳试验数据和利用梁单元的合成剪力变化范围,在超载状态车体承受107次垂向加速度为±0.3 g的循环载荷作用下,对该不锈钢车体焊点进行疲劳评估,车体焊点满足设计要求.     

带有碳粉收集功能的新型转向架接地轴端研究

为解决既有动车组接地轴端运用中碳粉污染轴端、导致轴温升高的问题,研究出一种带有碳粉收集功能的新型动车组转向架接地轴端结构,同时对该接地轴端结构的联接紧固件进行重新选型,提高螺栓联接可靠性.通过有限元仿真分析技术对新接地轴端结构进行计算,对载荷组合工况进行静强度和疲劳强度评估,本接地轴端结构设计合理,在动车组上批量应用,取得了良好效果.     

轨道客车车体联接螺栓强度的数值模拟

基于螺栓联接传力特点、有限元技术以及相关标准,归纳总结出轨道客车车体联接螺栓强度分析的两种建模及评价方法.利用这两种方法,分别创建了动车组枕梁与边梁接触非线性分析模型以及地铁车模块化司机室与车体有限元模型;基于EN12663-2010标准载荷,校核某动车组枕梁与边梁联接螺栓及其被联接件的强度,以及某地铁车模块化司机室与车体联接螺栓的静强度和疲劳强度.这两种联接螺栓强度分析方法可推广到轨道客车车体底架吊装节点的强度设计中.