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不锈钢点焊车体结构仿真关键技术研究
| 论文题名： | 不锈钢点焊车体结构仿真关键技术研究 |
| 关键词： | 轨道车辆;不锈钢车体;电阻点焊;焊点模拟 |
| 摘要： | 随着轨道车辆向着高速及轻量化等方向的飞速发展，由线路不平顺等带来的随机激扰频域加宽，车辆振动问题日益凸现出来，亟需对车体结构进行动态特性辨识。仿真分析在结构系统精确模拟的前提下能够提供置信度较高的产品性能信息，电阻点焊是轨道车辆不锈钢车体中最主要的焊接工艺，典型的不锈钢车体结构成型往往需要3至4万个焊点，在进行有限元仿真分析时，合理的焊点模拟方式是保证车体强度、固有振动特性等性能计算仿真准确性的关键所在。 论文首先介绍了国内外不锈钢车体的发展历程，对国内外焊点模拟方法的研究现状进行了阐述，并指出了车体仿真分析中选用合理焊点模拟方式的重要性。其次，阐述了电阻点焊基本原理，主要针对点焊接头形成、点焊特性及影响因素进行分析，对理论及试验模态分析基本理论作了相关介绍。然后，选取单帽型梁平板点焊结构为样件，提出9种不同的焊点模拟方案对帽型梁进行了有限元模态分析，将计算得到的模态参数结果与文献[26]的试验数据对比分析得出了CWELD(ELPAT)及CWELD（GRIDID）两种高精度、高效率的焊点模拟方案。接下来以某时速200公里客车不锈钢车体作为研究对象，对车体材料、机械性能、焊点参数以及结构形式进行说明，参照TB/T3115-2005《机车车辆动力学性能台架试验方法》标准对车体钢结构进行模态试验获取模态参数，并且依据CWELD(ELPAT)及CWELD(GRIDID)两种焊点模拟方案创建车体结构有限元模型进行模态计算，通过试验与计算模态参数对比得出了CWELD（GRIDID）为整车环境下最佳的焊点模拟方案。最后，将最佳焊点模拟方案应用到车体有限元模型中，从上弦梁及底架边粱结构入手，改变截面惯性矩实现刚度的变更，研究了整车模态随局部结构刚度的变化规律。 研究表明:通过帽型梁样件及车体结构试验与有限元模态对比分析，验证了CWELD(GRIDID)焊点模拟方式为整车环境下最佳的方案;整车一阶垂弯频率随上弦梁结构刚度增加最初以对数函数形式递增，随后进入平缓阶段保持不变，最后呈线性关系递增。随边梁结构刚度增加最初以线性函数形式递增，随后进入平缓阶段保持不变，最后呈线性关系递增;整车一阶横弯频率随上弦粱结构刚度增加最初以对数函数形式递增，随后呈线性关系递增。随边梁结构刚度增加最初以线性函数形式递增，随后以较小的斜率继续保持线性增长。 |
| 作者： | 姚亚涛 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 肖守讷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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