底架承載式機(jī)車車體剛度性能研究.pdf

1、高速重載已經(jīng)成為當(dāng)前鐵路建設(shè)的重要發(fā)展方向。對(duì)于底架承載式機(jī)車而言，應(yīng)該在保證車體的強(qiáng)度和剛度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，盡可能平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與重量、強(qiáng)度和剛度之間的關(guān)系，設(shè)計(jì)出最優(yōu)的承載式底架結(jié)構(gòu)。目前，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者已經(jīng)在這方面展開了研究，但大都是基于有限元模型進(jìn)行計(jì)算分析，屬于后期剛度評(píng)價(jià)工作，無(wú)法在設(shè)計(jì)初期階段對(duì)車體剛度有準(zhǔn)確的認(rèn)知。因此，如何在設(shè)計(jì)初期階段加強(qiáng)對(duì)車體剛度特性的控制，設(shè)計(jì)出剛度合理的機(jī)車車體具有重要的工程意義。
　

2、　車體剛度的兩個(gè)主要評(píng)價(jià)參數(shù)為底架中梁撓度和一階垂彎頻率。剛度不足容易導(dǎo)致車體門窗變形過(guò)大、振動(dòng)頻率較低等現(xiàn)象，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致中梁塌腰，發(fā)生重大事故;剛度過(guò)大意味著車體用材增多，列車重量增加，運(yùn)行工況隨之惡化，影響列車運(yùn)行的舒適性和安全性。而車體振動(dòng)頻率較低容易引發(fā)結(jié)構(gòu)共振，降低列車的疲勞壽命。
　　基于以上背景，論文在不建立有限元模型的基礎(chǔ)上，以車體三維模型為對(duì)象，研究了底架底架承載式車體結(jié)構(gòu)的剛度性能，在初步設(shè)計(jì)階段實(shí)現(xiàn)對(duì)剛

3、度性能的了解和控制，改善車體的剛度性能。
　　推導(dǎo)了變截面梁撓度計(jì)算的積分法和等效剛度法，通過(guò)算例分析，對(duì)比兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，給出了各自的適用范圍。將車體底架模型等效成簡(jiǎn)支梁，基于等效剛度法對(duì)提取的車體截面參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，在等效慣性矩和等效載荷下獲得車體中梁撓度解析解，計(jì)算結(jié)果與有限元計(jì)算結(jié)果的誤差為8.43％。采用傳統(tǒng)的積分法計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)組載荷作用下的魚腹型中梁的撓度，以最大截面高度、變截面起點(diǎn)、變截面跨度為三個(gè)基本變量，運(yùn)