车架有限元分析.doc

目录一结构简介………………………………………………………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,下图为本次计算针正确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、约束在此点出建立X、Y、Z方向的位移约束在此点出建立X、Z方向的位移约束在此点出建立Y、Z方向的位移约束在此点出建立Z方向的位移约束图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、,,,力的方向为X轴正方向中心销半圆内部分(Z方向距上盖板80mm,距下盖板131mm,X方向距离圆心7mm)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);(X向)纵向(Y向)垂向(Z向)1----+-: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。,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,经过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;经过Rbe3连接到上盖板;3、转臂座上面作用四根二系弹簧单元,经过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。此处采用beam单元模拟螺栓连接(梁截面直径d=30mm)即图中蓝色单元此处采用rbe3单元模拟,即图中黄色单元(a)一系弹簧采用弹簧单元模拟(此处共需建立三根弹簧单元,弹簧高度为226mm,分别考虑X、Y、Z三个方向刚度)此处采用rbe3单元模拟,即图中黄色单元质量点Mass单元质量点Mass单元(b)二系弹簧采用弹簧单元模拟(建立时需要建4根弹簧单元,以图中红色线均分成两段,每段建建立两根弹簧单元,分别考虑X、Y两个方向的刚度)此处采用rbe3单元模拟,即图中黄色单元(c)两处的弹簧单元采用刚性元模拟连接此处的实体网格与壳单元的连接采用刚性元模拟(单元类型选择CP_STRUC)(d)图13连接处及连接方式对于模型所附属性,-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、静强度分析结果综合位移结果