CRH3動(dòng)車組拖車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架振動(dòng)模態(tài)分析與強(qiáng)度分析的對(duì)比研究.pdf

1、隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，要求車輛轉(zhuǎn)向架向輕量化的方向發(fā)展，構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架的主要承載結(jié)構(gòu)，是轉(zhuǎn)向架輕量化發(fā)展的主要對(duì)象。構(gòu)架質(zhì)量的減輕不可避免的減小了構(gòu)架的整體剛度，降低了構(gòu)架的固有頻率。同時(shí)，隨著車輛運(yùn)行速度的提高，導(dǎo)致線路的激勵(lì)頻率范圍加寬，這樣就使得線路的固有頻率有可能接近線路的激擾頻率，從而加劇車體在運(yùn)行過(guò)程中的振動(dòng)，甚至造成局部結(jié)構(gòu)的破壞。再者，由于車輛運(yùn)行速度的提高，作用于轉(zhuǎn)向架上的載荷增大，構(gòu)架關(guān)鍵承載部位的疲勞強(qiáng)度問(wèn)題

2、更加突出。
　　本文以CRH3拖車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架為研究對(duì)象，參照其二維平面設(shè)計(jì)圖紙，運(yùn)用SolidWorks三維建模軟件建立了構(gòu)架的幾何實(shí)體模型，并利用ANSYS-workbench模塊建立了構(gòu)架的有限元模型。首先根據(jù)有限元模態(tài)分析理論，計(jì)算了構(gòu)架在自由模態(tài)以及約束模態(tài)下的模態(tài)參數(shù)，主要包括固有頻率和模態(tài)振型。利用模態(tài)振型圖分析了構(gòu)架的振動(dòng)特性，并根據(jù)其振型曲線曲率的極值位置判斷結(jié)構(gòu)振動(dòng)過(guò)程中易于發(fā)生疲勞破壞的薄弱環(huán)節(jié)。分析結(jié)果表明，

3、構(gòu)架在振動(dòng)過(guò)程中易于發(fā)生疲勞破壞的薄弱環(huán)節(jié)主要表現(xiàn)在三個(gè)區(qū)域：構(gòu)架側(cè)梁與橫梁的連接區(qū)域、側(cè)梁轉(zhuǎn)臂定位座所在的截面區(qū)域以及橫梁管中截面區(qū)域。然后分別采用UIC615/515及JISE標(biāo)準(zhǔn)對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度分析，根據(jù)UIC615/515加載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，在超常載荷工況下，構(gòu)架的最大應(yīng)力發(fā)生于橫向止擋座與制動(dòng)吊座的連接區(qū)域，其最大應(yīng)力值為296.0MPa；在模擬運(yùn)營(yíng)工況下，依據(jù)Goodman疲勞極限圖對(duì)關(guān)鍵區(qū)域測(cè)試點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估，

4、結(jié)果表明側(cè)梁下蓋板與轉(zhuǎn)臂定位座的連接弧區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)相對(duì)最危險(xiǎn)區(qū)域，橫向止擋座與制動(dòng)吊座的連接區(qū)域及橫向止擋座與橫梁的連接區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的次危險(xiǎn)區(qū)域。根據(jù)JISE加載試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，制動(dòng)載荷工況下的平均應(yīng)力最大值發(fā)生于橫向止擋座與制動(dòng)吊座的連接區(qū)域，其最大值為308.0MPa；制動(dòng)載荷工況下，利用JIS疲勞極限圖對(duì)關(guān)鍵區(qū)域測(cè)試點(diǎn)的疲勞強(qiáng)度評(píng)估結(jié)果表明橫向止擋座與制動(dòng)吊座的連接區(qū)域?yàn)榻Y(jié)構(gòu)的相對(duì)最危險(xiǎn)區(qū)域。
　　綜合構(gòu)架模態(tài)分析與強(qiáng)度分析的計(jì)算結(jié)果