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高速动车组转向架构架强度分析与模态研究
| 论文题名： | 高速动车组转向架构架强度分析与模态研究 |
| 关键词： | 动车组;转向架;有限元分析;车辆强度 |
| 摘要： | 动车组作为高速铁路运输的载体，必须具备良好的运用状态。作为转向架上的关键承载结构，构架不仅承担着车体的自重和载重，还传递着车辆运行中的各种载荷。车辆的高速运行加剧了车辆的振动，构架的运用条件也愈加恶劣。因此，为了保证车辆安全、可靠的运行，必须保证构架具备足够的强度和刚度。 本文选取某型动车组焊接构架为研究对象，利用有限元方法对构架进行了强度分析和模态研究，主要完成了以下工作。 本文首先对国内外构架的强度设计及试验标准进行了对比分析，依据JIS E4207《铁道车辆用转向架构架设计通则》及《200km/h及以上速度级铁道车辆强度设计及试验暂行规定》（简称《暂规》）分别计算了构架的载荷工况。 三维实体模型的建立是进行结构强度分析的基础。参照构架的相关技术图纸，利用三维造型软件SolidWorks建立了构架的实体模型。在建模过程中，对构架进行了简化处理，简化了非应力集中区域的圆角、倒角等，并将不影响分析结果的安装部件进行了简化处理。 利用有限元分析软件ANSYS Workbench建立了构架的有限元模型，包括网格的划分以及约束边界条件的添加。根据两种标准计算的载荷工况完成了构架的静强度分析，并基于Mises应力法对构架进行了静强度评价，构架在各种载荷工况下的应力满足要求。 根据静强度的分析结果，对构架上的应力集中位置进行了应力统计计算，并利用材料的Goodman疲劳极限线图对构架进行了疲劳强度校核，疲劳校核点均未超出疲劳极限线图的包络线，构架满足疲劳强度要求。 运用子模型技术，对构架的空气弹簧安装座进行了网格细化，并按照《暂规》中的超常垂向载荷工况进行了强度分析，子模型的最大应力值为57.875MPa。与整体模型分析相比，子模型的使用大大降低了计算时间，并且提高了计算精度。 最后，在ANSYS Workbench中对构架进行了模态分析，研究了构架的固有振动特性，得出了构架的自振频率和对应的各阶振型，构架的最低阶固有频率为39 Hz，高于线路的激扰频率及车体等部件的自振频率，避免了共振现象的发生。 |
| 作者： | 赵波 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 商跃进 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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