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基于ANSYS的铁道车辆焊接结构分级疲劳强度分析
| 论文题名： | 基于ANSYS的铁道车辆焊接结构分级疲劳强度分析 |
| 关键词： | 疲劳强度分析;可视化;焊接构架;ANSYS软件;铁道车辆 |
| 摘要： | 疲劳破坏是焊接结构主要的破坏形式，焊接结构的疲劳强度分析对于焊接结构的整体设计和焊接工艺设计是至关重要的。复杂焊接结构往往是由多种类型的母材与焊缝组成，不同切口类型的母材与焊缝力学性能与疲劳性能差异很大，将焊缝分级方法引入复杂焊接结构的疲劳强度分析有重要的实用意义。 本文详细论述了基于DIN15018-1标准，针对焊接结构焊缝与母材类型的多样化，依据焊缝与母材的应力集中等级、载荷循环次数和切口类型对焊接结构进行分级疲劳强度分析的原理，并且提出了一种通过对ANSYS平台结果文件二次开发实现焊接结构焊缝分级疲劳强度分析的方法，详细阐述了焊接结构分级疲劳强度分析软件开发与实现的主要过程，首先，焊缝分级的实现，在有限元模型建立的过程中将位于不同切口类型的母材与焊缝位置处的节点进行分组，建立统一的命名标准对各个分组命名，通过ANSYS平台前处理器输出CDB文件，提取CDB文件中的分组信息列表即可实现焊缝分级;之后，分级疲劳强度分析的实现，ANSYS平台输出的结构分析结果文件（RST文件）中存储了各个载荷工况下节点在单元坐标系下的方向应力，应用Frtran95语言对ANSYS平台结果文件进行操作，提取单元欧拉角与单元坐标系下的节点方向应力，基于OREB12/RP17报告中给出的多轴应力化单轴应力方法计算出节点在总体坐标系下的最大应力、最小应力、应力幅和应力比，根据DIN15018-1标准中所给出的疲劳强度评定方法结合焊缝分级信息对焊接结构进行分级疲劳强度分析，计算各个节点的疲劳安全系数;最后，疲劳分析结果实现可视化，将疲劳安全系数、最大应力、最小应力、应力幅、应力比和平均应力分别放入ANSYS平台结果文件中存放节点方向应力的存储空间中，通过ANSYS软件后处理器即可查看疲劳安全系数等疲劳分析结果的显示云图，实现疲劳分析的可视化。 本文以高速动车组动力转向架焊接构架为算例，依据其母材、对接焊缝、双边角焊缝和单边角焊缝的不同切口类型分级，通过对ANSYS平台结果文件二次开发，基于DIN15018-1标准对其进行了分级疲劳强度分析，并且实现了疲劳强度分析结果的可视化，通过与广泛应用的Moor-Kommers-Japer疲劳曲线和Goodman疲劳曲线评定法的评定结果进行对比，验证了焊接结构分级疲劳强度分析软件的准确性，证明了其工程实用价值。 |
| 作者： | 耿新宇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 米彩盈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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