基于有限元的CRH2型車體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度分析.pdf

1、動(dòng)車組的車體是其主要的承載結(jié)構(gòu)，運(yùn)行中承受各種復(fù)雜的動(dòng)態(tài)載荷，而車體的疲勞強(qiáng)度是保證列車運(yùn)行安全性、可靠性的關(guān)鍵因素。研究表明當(dāng)列車運(yùn)行速度達(dá)到200km/h及以上時(shí)，車體所受的疲勞載荷除了傳統(tǒng)的機(jī)械交變載荷之外，氣動(dòng)載荷對(duì)車體疲勞強(qiáng)度的影響也越來越不可忽略。本文在建立CRH2型動(dòng)車組頭車車體有限元模型的基礎(chǔ)上，分析在氣動(dòng)載荷以及傳統(tǒng)機(jī)械交變載荷共同作用下車體的疲勞強(qiáng)度。
　　首先，確立頭車車體的計(jì)算模型。在充分研究了車體的結(jié)構(gòu)形

2、式后，在等強(qiáng)度原則的基礎(chǔ)上，利用等效截面法將中空車體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為實(shí)體結(jié)構(gòu)，并且合理地簡(jiǎn)化細(xì)節(jié)，運(yùn)用SolidWorks三維設(shè)計(jì)軟件建立車體的三維幾何模型。然后打開Workbench軟件的模型設(shè)計(jì)平臺(tái)調(diào)入建立好的幾何模型，并將其結(jié)構(gòu)離散化，得到車體的有限元模型。
　　其次，通過查閱高速列車氣動(dòng)載荷的相關(guān)文獻(xiàn)，將車體的氣動(dòng)載荷分為高速會(huì)車、隧道通過以及隧道內(nèi)會(huì)車這三種工況，并將這三種工況的氣動(dòng)載荷分別與機(jī)械疲勞載荷相組合，對(duì)車體結(jié)構(gòu)的疲

3、勞強(qiáng)度進(jìn)行分析。通過Workbench軟件的瞬態(tài)分析功能，向車體加載三種工況下的壓力波－時(shí)間載荷以及機(jī)械疲勞載荷，通過有限元計(jì)算獲取車體所有節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力—時(shí)間歷程。繪制出車體主要材料A7N01S的修正Goodman疲勞極限圖，并采用最大主應(yīng)力法將多軸應(yīng)力轉(zhuǎn)化為單軸應(yīng)力，然后將所有時(shí)間點(diǎn)的應(yīng)力均值和幅值在Goodman疲勞極限圖內(nèi)打點(diǎn)，評(píng)價(jià)車體的疲勞強(qiáng)度。
　　此外，按照車體強(qiáng)度校核標(biāo)準(zhǔn)的要求，疲勞強(qiáng)度應(yīng)分別從疲勞極限圖和疲勞周次兩方

4、面評(píng)價(jià)。在瞬態(tài)分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Workbench軟件的疲勞分析工具（FATIGUE TOOL），選擇基于應(yīng)力的疲勞程序模塊Stress Life，選擇Goodman平均應(yīng)力修正理論，并輸入車體材料的S-N曲線等，預(yù)測(cè)車體的使用壽命，計(jì)算車體的安全系數(shù)以及損傷。
　　最后，為了對(duì)動(dòng)載荷作用下的車體的疲勞強(qiáng)度進(jìn)行全面分析，本文在闡述模態(tài)分析理論及車體模態(tài)分析意義的基礎(chǔ)上，對(duì)車體的自由模態(tài)進(jìn)行分析。通過Workbench軟件的模態(tài)分析