基于刚柔耦合的转向架构架关键部位疲劳分析.pdf

《基于刚柔耦合的转向架构架关键部位疲劳分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械设计与制造第2期MachineryDesign&Manufacture2015年2月基于刚柔耦合的转向架构架关键部位疲劳分析黄旭，廖爱华，方宇(上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海201620)摘要：以某型地铁车辆转向架构架为研究对象，根据结构模态综合法基本原理，通过有限元模态分析对构架进行主自由度缩减，得到构架模态中性文件。建立地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型，利用多体动力学仿真，得到不同：r-~T构架关键部位的应力时间历程变化趋势。最后采用惯性释放法对构架关键部位进行准静态应力分析，依据车辆刚柔耦合多体动力学模型得到

2、转向架构架关键部位的边界载荷，结合材料的S-N曲线，最后通过虚拟疲劳仿真的方法预测构架关键部位的疲劳寿命。关键词：柔性构架；剐柔耦合；动应力；惯性释放；疲劳中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)02—0040—04FatigueAnalysisoftheKeyPartsoftheFrameBasedOnRigidFlexibleCouplingMultibodyDynamicsSimulationHUANGXu，LIAOAi—hua，FANGYu(CollegeofUrbanRailway

3、Transportation，ShanghaiUniversityofEngineeringScience，Shanghai201620，China)Abstract：Takingacertaintypeofmetrovehiclebogieframe∞theresearchobject．accordingtothebaSicprincipleofmodalsynthesismethod，theframemodalneutralfilehasbeengetthroughthemodalanalysisoftheframeby

4、freedegreereduction．Therigidflexiblecouplingmultibodydynamicsmodelissetupbyusingtheneutralfile，whichCall,getacCeSStothestresstimehistoryofkeypartoftheframeunclerdiferentconditionsthroughsimulation．冗眦，quasistaticstressanalysisofthekeypartoftheframehasbeenconductedby

5、inertiareliefmethodoffiniteelementanalysis．TheboundaryloadshekeypartsofbogleframeCanbecalculatedbased017,thecoupledmulti-bodydynamicsmodelofvehicle．CombinedwiththemateridS-NCUl~e，fmi昏tofthekeypartsofthepamehavebeenpredictedbythemethodofvirtualfatiguesimulation．KeyW

6、ords：FlexibleBogie；RigiaFlexibleCoupling；DynamicStress；InertiaRelief；Fatigue1引言动载荷激励的结构。采用一种基于刚柔耦合模型的转向架构架关键部位动应力获取方法，该方法可以在车辆各工况仿真过程中，地铁车辆在运行过程中，频繁的制动与启动，加之众多的弯实时输出柔性构架关键部位的动应力，从而提高结构疲劳分析的道，运行工况十分恶劣，构架作为地铁车辆关键走行部关键部件，效率。其结构可靠性对车辆的运行安全性尤为重要【11。对于地铁车辆而言，构架的疲劳裂纹大部分集中

7、在电机吊座，齿轮箱吊座这两个2基本理论关键部位，牵引电机的振动对构架的疲劳有着很大的影响回。以某2．1柔性体结构模态理论型地铁车辆为例，该车辆在运行过程中在电机吊座，齿轮箱吊座柔性体中的某一节点的模态位移可以由若干阶模态振型相处先后出现裂纹，其中以电机吊座裂纹居多。所以以该转向架构互叠加得到，如式(1)所示。架关键部位电机吊座为研究对象，预测构架关键部位的疲劳寿：hjw~=Hw(1)命。目前国内外对轨道车辆转向架构架关键部位的疲劳寿命多采j=l用恒幅加载的实验方式和多体动力学仿真联合有限元分析来获式中：阶模态频率；阶频率对应

8、的模态位移。取关键部位的动应力，从而来预测转向架构架关键部位的疲劳根据模态综合法相关理论，模态矩阵日是由静模态与特征寿命。这种方法首先需要通过准静态应力有限元分析获得结构的模态组合而成，静模态的数量等于约束特征点的自由度的总和，应力影响因子，然后与多体动力学仿真获取的传力点的载荷历程特征模