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经典案例
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基于ANSYS的列车车轮强度分析

发布于:2015-12-20 20:22
车轮强度分析

      高速列车轮对是转向架的重要组成部件,是影响车辆运行安全的关键部件之一。动车组车轮承受车辆与线路间相互作用的全部载荷及冲击,与钢轨形成粘着产生牵引力或制动力,轮对滚动使车辆前进。随着列车速度的提高、轴重的增大,轮对所承受的负荷越来越恶劣,其暴露在疲劳可靠性方面的问题越来越多。为确保铁路车辆的运行安全,就必须对轮对的安全性、可靠性设计提出更高的要求。
      有限元分析基于ANSYS,以CRH型动车的拖车车轮为研究对象,对轮对的过盈配合以及车轮静强度进行有限元计算分析,采用标准对车轮结构进行疲劳强度分析评价。CRH型拖车车轮采用整体轧制车轮,车轮轮毂厚度为135mm,车轮的公称直径为915mm。车轮用R8T牌号钢制造,其弹性模量E=206000N/mm,泊松比0.29。
      车轴按照标准设计,Solidworks中建好的轮对三维模型导入ANSYS中,对车轮的材料属性进行设置,基于车轮的结构特点,采用自动划分法对车轮进行有限元网格划分。离散后的车轮轮轴过盈配合接触问题是非线性接触问题,轮轴是通过接触面压力产生的摩擦力来传递扭矩和轴向力的。在ANSYS计算过盈配合接触时,能得到接触面之间的压力。按照CRH动车组技术资料和相关标准,新车轮和磨耗到限车轮的轮轴之间的过盈量分别取0.3mm和0.24mm,在轴向方向上,CRH动车组拖车车轮轮毅长度为170mm。CRH动车组拖车轮轴之间的过盈量为0.24mm时的最大等效应力为192.26MPa。轮轴之间的过盈量为0.3mm时的最大等效应力为192.39MPa。轨道对车轮径向和横向作用力、不同的轮对压装过盈量、高速旋转引起的离心力等均对车轮的应力分布有着很大的影响。
      通过ANSYS计算分析表明,CRH型动车拖车车轮设计的静强度满足运用要求。用有限元方法对车辆车轮的强度分析和评定方法能够更加合理地反映车轮的实际受力状况,对提高产品设计的可靠性有着重要意义。优化后后纵梁支架的耐撞性得到显著提高,并且与整个后纵梁总成之间有良好的匹配,有利于改善整车追尾碰撞的耐撞性。该结构优化方法能用较小的计算成本来有效预测和引导提高工程实践中产品设计的吸能性和耐撞性,具有一定的实用与推广价值。


                                                                                  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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