外轉(zhuǎn)39型轉(zhuǎn)向架制動(dòng)梁疲勞強(qiáng)度分析及優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

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

2、較為簡(jiǎn)單的問題代替復(fù)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(dòng)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(duì)該制動(dòng)梁進(jìn)行了三種工況下的剛度分析。得出各種工況下，制動(dòng)梁的各個(gè)變形均小于許用值，該有限元模型建模正確且結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足要求。
　　本文也采用修正的Goodman-Smith疲勞極限圖對(duì)制動(dòng)梁進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評(píng)定。在制動(dòng)梁強(qiáng)度相對(duì)薄弱的位置

3、，選擇一定數(shù)量具有代表性節(jié)點(diǎn)作為疲勞校核節(jié)點(diǎn)，對(duì)制動(dòng)梁進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。制動(dòng)梁作為鐵路車輛傳遞制動(dòng)力的重要零部件之一，對(duì)列車的制動(dòng)起著重要的作用。經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)用，制動(dòng)梁反復(fù)承受制動(dòng)力，在疲勞載荷的作用下可能會(huì)出現(xiàn)裂紋，產(chǎn)生裂損故障。因此，對(duì)制動(dòng)梁進(jìn)行疲勞壽命估算十分必要。本文采用Brown-Miller模型，用Morrow公式進(jìn)行平均應(yīng)力修正對(duì)軸箱體進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)分析。通過Goodman-Smith疲勞極限圖對(duì)制動(dòng)梁承載關(guān)鍵部位進(jìn)

4、行疲勞強(qiáng)度校核，由校核結(jié)果可知，制動(dòng)梁滿足疲勞強(qiáng)度要求。利用Fe-Safe軟件對(duì)制動(dòng)梁進(jìn)行多軸疲勞壽命預(yù)測(cè)分析。由制動(dòng)梁疲勞壽命分析結(jié)果可知，制動(dòng)梁疲勞壽命為4.046×106次，大于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的106次。對(duì)制動(dòng)梁進(jìn)行疲勞加載試驗(yàn)，試驗(yàn)中的兩個(gè)制動(dòng)梁在達(dá)到相應(yīng)的載荷次數(shù)時(shí)，均已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)評(píng)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(shè)計(jì)參數(shù)

5、，提高結(jié)構(gòu)性能并實(shí)現(xiàn)節(jié)約原材料及設(shè)計(jì)成本的目的。首先，將被優(yōu)化結(jié)構(gòu)分為設(shè)計(jì)區(qū)域和非設(shè)計(jì)區(qū)域兩部分。然后，通過建立有限元模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，利用不同算法逐步優(yōu)化設(shè)計(jì)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?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)。車輛零部件進(jìn)行模態(tài)分析的目的在于避免結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特性與車輛運(yùn)行過程中的振動(dòng)頻率相重合造成的共振破壞。制動(dòng)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(dòng)頻率以及振型。再通過計(jì)算優(yōu)化后制動(dòng)梁的固有振動(dòng)頻率以及振型，對(duì)比