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车体强度分析结果的可视化相关研究

发布于:2016-04-29 17:15
强度分析

      机车车体强度分析是机车设计中非常重要的一个环节,主要是针对车体结构的安全性进行理论上的分析和评定。本研究以某型机车车体强度分析为例,从材料利用度和结构安全性的角度,对车体结构强度分析结果进行可视化探讨。
      材料利用度是材料的实际承载情况与材料的最大许用承载能力之间的对比,反映的是材料力学性能的使用程度,结构的安全系数反映的是结构许用承载能力的可靠性。在车体结构中,由于不同制造材料、不同厚度同种材料和焊缝区域的静强度和疲劳强度许用应力各不相同,应力最高的位置不一定是材料利用度最高或者安全系数最小的位置。在多种不同厚度和不同制造材料的焊接车体结构中,通过材料利用度和安全系数云图能直观反映出车体静强度和疲劳强度的薄弱部位。将车体强度分析的结果以材料利用度以及安全系数云图形式给出,使车体强度安全性分析结果的描述更具有直观性。
      车体结构静强度分析的结果通常以有限元分析计算的应力位移云图结果表述出来。从结构的应力位移云图上可以反应出结构应力最高的位置和应力较集中的区域,但结构的应力最高位置不一定是结构的最危险位置,从应力位移云图中并不能直观地反应出结构的安全性和结构的薄弱部位。
      本研究将结构的材料利用度云图、安全系数云图结合结构的应力位移云图引入车体静强度计算的结果分析中,不仅可以描述出结构的应力分布情况,同时可以直观地反映出结构的最危险位置及结构的安全性。
      在车体疲劳强度分析中,常用Mooommer-Japer(下文简称Moo二)疲劳曲线来对车体的疲劳强度结果进行描述。根据车体疲劳强度有限元分析计算结果,确定车体在规定计算载荷作用下每个节点的应力变化规律,通过计算每个节点的应力比可以得出其相应的许用应力。在Moo二曲线图中,将应力较大节点的最大等效主应力描绘出来,根据节点的最大等效主应力与相应的许用应力值的比较,判断结构的疲劳强度是否满足要求,同时用表格的形式将较危险区域节点的最大主应力、许用应力值、材料利用度及坐标等信息列举出来。
      用Mo二曲线图及表格的形式表述的车体疲劳强度分析结果,无法直观地查看车体结构的疲劳强度薄弱部位的分布及其安全性。本研究将材料利用度和安全系数云图与Mo二曲线图及表格的表述一同用于车体疲劳强度分析中,可以直观地查看车体结构的安全性及疲劳强度的最危险位置,使车体结构疲劳强度分析结果更具有直观性和全面性。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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