經典案例
  • 有限元分析在機械產品設計的應用
  • 汽車轉向機構有限元分析與優化
  • 風力發電機主軸結構強度分析
  • 發動機連桿的強度分析與結構優化
  • 車輛傳動軸的強度分析與方案改進
  • 摩托車車架的剛度及強度分析
  • 注塑模具機構強度分析及結構優化
  • 變速箱軸鍵強度校核及結構改進
  • 挖掘機鏟斗有限元計算和強度分析

車體模態振動的有限元分析

發布于:2023-06-19 18:56
有限元分析

      有限元分析采用BlockLanczos算法對車體進行自由模態分析。整備狀態下車體前三階模態的計算結果如表所示。據轉向架動力學計算報告:轉向架構架主要有阻尼振型浮沉頻率為3.9~4.5Hz,車體固有頻率與轉向架的固有頻率錯開了1.8倍以上,車體不會與轉向架發生共振。
      結構穩定性計算分析是考核當結構承受一定載荷時結構發生線彈性屈曲的臨界載荷。在本項目中對A車進行了以下兩種工況的屈曲分析:1)車體縱向屈曲分析,即為車體在整備狀態下承受車鉤壓縮力1200kN載荷作用;2)車體垂向屈曲分析,即為車體處于垂向AW3載荷作用。
      在工況1作用下,車體的第一階屈曲模態如圖所示,屈曲載荷因子λ=2.61,臨界屈曲載荷為P=λ×P0=2.61×1200=3132kN,失穩位置為II端地板處,屬于局部失穩。在工況2作用下,車體的第一階屈曲模態如圖9所示,λ=2.90,P=λ×P0=2.90×480.76=1394.20kN,失穩位置為車體右側第四窗角處,屬于局部失穩。由計算結果可知,兩種屈曲工況下第一階模態屈曲載荷因子均大于標準要求的1.5,因此結構的穩定性滿足要求。疲勞計算工況依據標準EN12663-1:2010施加,共14個疲勞計算工況。采用疲勞極限法對車體進行疲勞的計算校核,采用靜強度計算模型,空氣彈簧用具有3個方向剛度的彈簧單元進行模擬,分別對車體關鍵焊縫和關鍵區域的母材進行疲勞強度分析。分析結果表明:關鍵焊縫最大的材料利用度為0.967,出現在側墻門立柱與頂蓋邊梁的連接焊縫位置,如圖10所示;母材區域的最大材料利用度為0.636,出現在上門角母材區域,如圖所示,A車車體的疲勞強度滿足設計要求。
      本文依據BSEN15227:2008《鐵路應用—鐵路車輛車體的防撞性要求》標準對車體耐碰撞性能進行分析。碰撞分析工況為處于AW0狀態的運動列車以25km/h的速度撞擊同樣處于AW0狀態的靜止列車。為了簡化計算,碰撞面處兩節A車采用靜強度計算模型,另外的車體采用一層剛性的車殼進行模擬;車鉤采用彈簧單元模擬,給彈簧單元的材料賦上車鉤的力行程曲線;轉向架采用剛性的體單元模擬,地面采用剛性墻模擬。碰撞計算的時間設定為0.6s,在t=0.6s時刻車體變形狀態如圖12所示。截止到碰撞結束,碰撞位置的A車防爬器已經嚙合在一起,有效地防止了爬車現象的產生。除了防爬器、司機室前端發生塑性變形外,客室任何區域都沒有發生塑性變形而危害到乘客的生存空間。
      碰撞過程中的能量變化曲線如圖13所示。在碰撞過程中總能量保持基本不變,車體總能量為7610.2kJ;車體和車鉤的吸能結構共吸收能量3204.2kJ,其中車體吸能993.6kJ,車鉤吸能2210.6kJ;列車動能為3170.2kJ;摩擦能為1181.3kJ;沙漏能為52.8kJ,占總能量的0.69%,在5%的范圍內,滿足計算精度的要求,計算結果準確。為了評估碰撞過程中的平均減速度,首先需要確定評估的時間段。該時間段為接觸力從超過零再歸于零所經歷的時間。圖14為在該碰撞工況下的接觸力曲線。
      從圖可確定的評估時間段有兩段,分別為0.08~0.26s和0.3~0.38s。在客室區選取一系列的代表點,并對其速度曲線進行平均,如圖15所示。通過評估曲線在這兩個時間段內的變化,可算得在碰撞過程中客室區的平均減速度分別為1.6g和2.09g,小于BSEN15227:2008碰撞標準規定的5g。由上述碰撞變形、能量吸收以及加速度指標的分析可知,車體的耐碰撞性能滿足碰撞標準的要求。
      本項目在傳統A型車平臺上對各部件進行了不同程度的優化設計,并對車體結構進行了有限元分析,其結果表明車體結構在強度、剛度、穩定性、疲勞性能以及耐碰撞性等方面均滿足相關標準和技術規格書的要求,為后續類似平臺項目的車體結構設計提供了參考。


                                                                                專業從事機械產品設計│有限元分析│CAE分析│結構優化│技術服務與解決方案
                                                                                                                                                      杭州那泰科技有限公司
                                                                              本文出自杭州那泰科技有限公司www.prizmabet175.com,轉載請注明出處和相關鏈接!
tag標簽:
------分隔線----------------------------
------分隔線----------------------------
久久精品99超热碰|亚洲精品无码mv在线观看|国产又色又爽又黄好看的视频|开心婷婷九月亚洲综合