基于有限元的CRH2型車體結構疲勞強度分析.pdf

1、動車組的車體是其主要的承載結構，運行中承受各種復雜的動態(tài)載荷，而車體的疲勞強度是保證列車運行安全性、可靠性的關鍵因素。研究表明當列車運行速度達到200km/h及以上時，車體所受的疲勞載荷除了傳統(tǒng)的機械交變載荷之外，氣動載荷對車體疲勞強度的影響也越來越不可忽略。本文在建立CRH2型動車組頭車車體有限元模型的基礎上，分析在氣動載荷以及傳統(tǒng)機械交變載荷共同作用下車體的疲勞強度。
　　首先，確立頭車車體的計算模型。在充分研究了車體的結構形

2、式后，在等強度原則的基礎上，利用等效截面法將中空車體結構簡化為實體結構，并且合理地簡化細節(jié)，運用SolidWorks三維設計軟件建立車體的三維幾何模型。然后打開Workbench軟件的模型設計平臺調入建立好的幾何模型，并將其結構離散化，得到車體的有限元模型。
　　其次，通過查閱高速列車氣動載荷的相關文獻，將車體的氣動載荷分為高速會車、隧道通過以及隧道內會車這三種工況，并將這三種工況的氣動載荷分別與機械疲勞載荷相組合，對車體結構的疲

3、勞強度進行分析。通過Workbench軟件的瞬態(tài)分析功能，向車體加載三種工況下的壓力波－時間載荷以及機械疲勞載荷，通過有限元計算獲取車體所有節(jié)點的應力—時間歷程。繪制出車體主要材料A7N01S的修正Goodman疲勞極限圖，并采用最大主應力法將多軸應力轉化為單軸應力，然后將所有時間點的應力均值和幅值在Goodman疲勞極限圖內打點，評價車體的疲勞強度。
　　此外，按照車體強度校核標準的要求，疲勞強度應分別從疲勞極限圖和疲勞周次兩方

4、面評價。在瞬態(tài)分析的基礎上，運用Workbench軟件的疲勞分析工具（FATIGUE TOOL），選擇基于應力的疲勞程序模塊Stress Life，選擇Goodman平均應力修正理論，并輸入車體材料的S-N曲線等，預測車體的使用壽命，計算車體的安全系數(shù)以及損傷。
　　最后，為了對動載荷作用下的車體的疲勞強度進行全面分析，本文在闡述模態(tài)分析理論及車體模態(tài)分析意義的基礎上，對車體的自由模態(tài)進行分析。通過Workbench軟件的模態(tài)分析