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地铁转向架焊接构架协同设计方法研究
| 论文题名： | 地铁转向架焊接构架协同设计方法研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;转向架;焊接构架;协同设计;有限元分析 |
| 摘要： | 转向架是保证地铁车辆运行品质、动力性能和行车安全的关键部件，构架作为重要的组成部件，普遍采用复杂的焊接结构，在横侧梁连接附近等处存在多条焊缝。若焊接过程中产生的残余应力与外载荷产生的动应力峰值在同一位置叠加，会威胁到地铁车辆的安全性和寿命。因此，在焊接结构强度设计时，必须考虑焊接残余应力的影响。焊接速度和约束条件会对残余应力产生显著影响，通过常规的试验方法以获得较优的焊接工艺，工作量巨大且不切实际。采用有限元软件进行数值模拟可以优化焊接参数、控制焊接质量，本文采用SYSWELD有限元软件对焊接过程进行数值模拟具有重要的意义。 本文对地铁转向架焊接构架协同设计的方法进行了研究。首先，依据“UIC615-4”和“EN13749”标准，参照厂方技术人员提供的设计参数，确定地铁1号线转向架构架服役载荷，基于有限元分析软件HYPERMESH和ANSYS计算服役载荷下构架关键部位动应力分布。然后，利用焊接数值模拟软件SYSWELD，模拟三种约束条件和焊接速度下，构架横侧梁连接处环焊缝的焊接温度场和应力场分布。基于三种焊接速度下的残余应力峰值及其发生位置，按照避免残余应力峰值与动应力峰值在同一位置叠加的原则，确定合理的焊接速度，完成结构和工艺的协同设计。最后，将该速度下残余应力结果文件进行格式转换，作为初始载荷导入ANSYS与服役载荷耦合，根据横侧梁连接处的应力分布，进行构架强度评估，与不考虑残余应力时该位置强度分析比较，研究残余应力对结构强度设计的影响。 结果表明:残余应力对结构强度有显著的影响，与服役载荷耦合后，构架结构的薄弱环节位置发生了变化，原本安全强度较大的区域在应力叠加后强度明显下降。因此在焊接结构的强度设计中，需要兼顾与之相匹配的工艺设计，考虑残余应力的大小和峰值位置，进行工艺和结构协同设计。 |
| 作者： | 马巧芙 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 刘志明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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