外轉(zhuǎn)39型轉(zhuǎn)向架制動梁疲勞強度分析及優(yōu)化設計.pdf

1、外轉(zhuǎn)39型轉(zhuǎn)向架制動梁是根據(jù)阿根廷獨的米軌而研制的出口制動梁之一。這種制動梁與中國貨車通用的組合式弓型制動梁差異很大。外轉(zhuǎn)39型轉(zhuǎn)向架制動梁，為焊接式T型制動梁，主要由閘瓦托、制動梁架、支柱組成。外轉(zhuǎn)39型轉(zhuǎn)向架采用輪盤制動和閘瓦制動組合制動。
　　根據(jù)TB/T1978-2007《鐵道貨車組合式制動梁》中相關規(guī)定，確定了三種工況下的試驗載荷，依次進行了撓度載荷試驗、永久變形試驗以及安全系數(shù)試驗。經(jīng)試驗該制動梁滿足要求。有限元法是用

2、較為簡單的問題代替復雜問題后求解，基本思路可以歸結(jié)為“化整為零、積零為整”。在數(shù)值模擬研究過程中，建立了制動梁的整體幾何模型和1/2有限元模型。通過大型通用有限元分析軟件ANSYS Workbench對該制動梁進行了三種工況下的剛度分析。得出各種工況下，制動梁的各個變形均小于許用值，該有限元模型建模正確且結(jié)構(gòu)設計滿足要求。
　　本文也采用修正的Goodman-Smith疲勞極限圖對制動梁進行疲勞強度評定。在制動梁強度相對薄弱的位置

3、，選擇一定數(shù)量具有代表性節(jié)點作為疲勞校核節(jié)點，對制動梁進行疲勞強度校核。制動梁作為鐵路車輛傳遞制動力的重要零部件之一，對列車的制動起著重要的作用。經(jīng)過一段時間的運用，制動梁反復承受制動力，在疲勞載荷的作用下可能會出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生裂損故障。因此，對制動梁進行疲勞壽命估算十分必要。本文采用Brown-Miller模型，用Morrow公式進行平均應力修正對軸箱體進行疲勞壽命預測分析。通過Goodman-Smith疲勞極限圖對制動梁承載關鍵部位進

4、行疲勞強度校核，由校核結(jié)果可知，制動梁滿足疲勞強度要求。利用Fe-Safe軟件對制動梁進行多軸疲勞壽命預測分析。由制動梁疲勞壽命分析結(jié)果可知，制動梁疲勞壽命為4.046×106次，大于標準規(guī)定的106次。對制動梁進行疲勞加載試驗，試驗中的兩個制動梁在達到相應的載荷次數(shù)時，均已達到標準評定要求的加載次數(shù)106次，沒有出現(xiàn)肉眼可見的裂紋或斷裂，與壽命估算結(jié)果一致。
　　結(jié)構(gòu)優(yōu)化通俗地講就是在滿足一定的約束條件下，通過改變結(jié)構(gòu)的設計參數(shù)

5、，提高結(jié)構(gòu)性能并實現(xiàn)節(jié)約原材料及設計成本的目的。首先，將被優(yōu)化結(jié)構(gòu)分為設計區(qū)域和非設計區(qū)域兩部分。然后，通過建立有限元模型進行優(yōu)化計算，利用不同算法逐步優(yōu)化設計區(qū)域的材料分布形式，最終獲得最佳材料布局，完成結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化設計。車輛零部件進行模態(tài)分析的目的在于避免結(jié)構(gòu)的固有振動特性與車輛運行過程中的振動頻率相重合造成的共振破壞。制動梁優(yōu)化前后的模態(tài)分析目的是獲得原模型的固有振動頻率以及振型。再通過計算優(yōu)化后制動梁的固有振動頻率以及振型，對比