车架有限元分析.docx

1、车架有限元分析一 结构简介 1 二 计算载荷工况 2三 有限元模型 5四 静强度分析结果.10一、结构简介本次作业以某转向架构架为几何模型，进行静强度分析，下图为本次计算针对的某型转向架几何模型，结构上由侧架、摇枕、转臂座、齿轮箱吊挂、轴箱吊挂、一系减震器座等组成。整个计算主要分为网格划分和静强度计算两个过程。图1 某型转向架几何模型（a）图2 某型转向架几何模型（b）二、计算载荷工况根据要求，对转向架采取如下的加载方式：1、约束图3 约束要求如下的局部视图中圈出处即为所加的约束之一；图4 模型中所加约束之一2、载荷图5 受力要求模型中加载作用力的局部视图如下（注：图中坐标系中红色为X轴，绿色

2、为Y轴，蓝色为Z轴）；图6 Z轴正向26.2kN的力图7 Z轴负向26.2kN的力图8 中心处加载X轴正向45.6kN的力计算工况如下表1所示表1 工况工况横向（X向） 纵向（Y 向）垂向（Z向）1-+-0.5g三有限元模型整个模型由两类网格组成：构架采用壳网格单元建立模型，转臂座构件采用六面体网格建立模型；其中壳网格单元以四边形网格为主。有限元模型重量为1422.015kg，结点总数为81382，单元总数为74991。有限元模型如图912所示。图9 壳单元模型（1/4模型）图10 转臂座实体网格模型图11 整体网格（a）图12 整体网格（b）需考虑对各个连接处的连接方式，根据工厂要求，具体连

3、接处及连接方式可参考如下要求。1、用Beam188单元来模拟轴向吊挂上的螺栓连接，通过Rbe3固定；2、在图中相应位置建立一系弹簧，此处弹簧具有X、Y、Z三个方向的刚度；通过Rbe3连接到上盖板；3、转臂座上面作用四根二系弹簧单元，通过Rbe3单元固定在转臂座上；4、实体单元和壳单元之间采用CP_STRUC单元连接，一系弹簧和二系弹簧之间用刚性元连接，限制六个自由度。为了保证计算精度，此处刚性元保证垂直于下盖板和转臂座底面；5、为了便于ANSYS计算，在图中相应位置建立质量点Mass单元，质量点质量非常微小，只用于计算，对整体结构质量不起到影响。具体在Hypermesh软件中的连接方式，如下图

4、13所示。(a)(b)(c)(d)图13 连接处及连接方式对于模型所附属性，其中材料属性及弹簧刚度见下表2表2 材料属性1弹性模量E208000000KPa2泊松比v0.303材料密度 7.8e-6Kg/mm34每轴箱一系簧垂向刚度Cps,z1245800mN/mm5每轴箱一系簧横向刚度Cps,y1505500mN/mm6每轴箱一系簧纵向刚度Cps,x1505500mN/mm7二系每个橡胶堆的垂向刚度Ces,z10000000mN/mm8二系每个橡胶堆的横向刚度Ces,x5000000mN/mm四、静强度分析结果（一）综合位移结果使用ANSYS软件对模型进行静强度计算，得出：综合位移最大值13.696mm，出现在一系弹簧附近，大小符合标准，综合位移云图如下图所示；图14综合位移计算云图（二）最大Von.mises应力结果使用ANSYS软件对模型进行静强度计算，得出：最大Von.mises应力为66.843Mpa，应力最大点出现在其中一个转臂座的底部位置，大小符合应力围，应力云图如下图所示；图15 Von.mises应力计算云图图16 最大Von.mises应力局部视图