车架有限元分析.docx
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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，绿色为Y轴，蓝色为Z轴）；
图6Z轴正向26.2kN的力
图7Z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9~12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
E
208000000
KPa
2
泊松比
v
0.30
3
材料密度
7.8e-6
Kg/mm3
4
每轴箱一系簧垂向刚度
Cps,z
1245800
mN/mm
5
每轴箱一系簧横向刚度
Cps,y
1505500
mN/mm
6
每轴箱一系簧纵向刚度
Cps,x
1505500
mN/mm
7
二系每个橡胶堆的垂向刚度
Ces,z
10000000
mN/mm
8
二系每个橡胶堆的横向刚度
Ces,x
5000000
mN/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15Von.mises应力计算云图
图16最大Von.mises应力局部视图
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