基于刚柔耦合的CRH3车体振动疲劳强度分析

基于刚柔耦合的CRH3车体振动疲劳强度分析

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文集编号: 2015012305658

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文档介绍

目前,国内外动车组车体结构在高速动载作用下的结构疲劳强度分析方法相对简单。国外标准中疲劳载荷为常幅载荷,而实际服役的机车车体结构承受的主要是随机的动载荷,这是由于车体结构疲劳问题的薄弱环节主要表现在焊缝上。因此,对车体焊缝在随机动载荷下的疲劳寿命预测具有重要的工程意义。在我国动车组车体设计中,车体轻量化后,由线路不平顺引起的随机激扰的频域加宽,导致车辆垂直振动加速度增大,并通过转向架作用于车体,以较高频率激励出车体的弹性振动,必将影响车辆的运行品质和车体疲劳寿命。因此开展车体结构疲劳寿命仿真研究成为一项迫切研究课题。为了适应这一发展要求,本文基于相关领域结构疲劳研究成果,吸取文献中最新算法,探索性的采用一种利用多体动力学仿真和有限元分析相结合的方法评估车体结构的疲劳寿命。通过借助Craig-Bampton固定界面模态综合法的分析方法,利用功能强大的有限元分析软件HYPERMESH建立车体的有限元分析模型,同时利用MSC.PATRAN、MSC.NASTRAN将有限元车体模型转换为多体动力学分析软件MSC.ADAMS可以接受的模态中性文件格式,用以模拟车体-转向架在刚柔耦合状态下高速运行中车体所受到的激励力,为结构应力法预测疲劳寿命提供相应的载荷谱,进而进行疲劳寿命预测。论文研究内容主要有:车体结构有限元分析、高速车多体动力学仿真和基于结构应力法的疲劳寿命预测。(1)以CRH5-TP(拖车第三节)车体计算为先导,通过上述相关理论,计算了车体的约束模态,并与Alston公司CA250动车组M2S车体模态进行对比,验证大型有限元约束模态求解的可信度。并对车体所受激励力进行了简要分析。(2)以第一阶段工作为基础,对CRH3-TC02车体重复以上步骤,通过雨流计数法对车体所受激励力进行特征统计,编写载荷谱。(3)疲劳寿命评估。

文档标签: 机械设计
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