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转向架安装设备有限元及疲劳强度仿真

  • 转向架安装设备有限元及疲劳强度仿真

    转向架安装设备有限元及疲劳强度仿真

    客户：铁科时代      服务：CAE仿真

    客户：铁科时代
    服务：CAE仿真

    • 项目背景

    The Background

    根据客户要求，转向架安装设备有限元及疲劳强度仿真将按照以下方面进行分析：1、简化模型，建立有限元分析模型；2、基于有限元模型，施加边界条件求解。

    转向架安装设备有限元及疲劳强度分析输入

    模型前处理

    鉴于模型的复杂性与实际分析目标，对模型做简化处理，在不影响分析结果的前提下，只保留与分析目标相关的部分

    材料参数设定

    SUS304\SUS301

    边界条件设定

    基于分析目的，施加列表中的加速度载荷边界

    转向架安装设备典型加速度-特殊加速度

    垂向+/+20g

    结构最大应力276.4MPa

    垂向-/-20g

    结构最大应力292.2MPa

    横向+/+10g

    结构最大应力126.3MPa

    横向-/-10g

    结构最大应力128MPa

    纵向+/+5g

    结构最大应力48.6MPa

    纵向-/-5g

    结构最大应力47.6MPa

    转向架安装设备典型加速度-疲劳加速度

    疲劳加速度±6g

    最小安全系数2.028

    疲劳加速度±5g

    最小安全系数2.876

    疲劳加速度±2.5g

    最小安全系数7.599

    转向架安装设备特殊加速度

    工况-01

    结构最大应力345.2MPa

    工况-02

    结构最大应力235.4MPa

    工况-03

    结构最大应力423.5MPa

    转向架安装设备疲劳加速度

    工况-01

    结构最小安全系数2.594 2

    工况-02

    结构最小安全系数2.083

    工况-03

    结构最小安全系数6.137

    计算结果汇总及评估

    转向架安装设备典型加速度-特殊加速度

    • 编号
      01
    • 方向
      垂向+
    • 特殊加速度
      ±20g
    • 计算结果-应力（MPa）
      276.4MPa/292.2MPa
    • 编号
      02
    • 方向
      横向+
    • 特殊加速度
      ±10g
    • 计算结果-应力（MPa）
      126.3MPa/128MPa
    • 编号
      01
    • 方向
      垂向+
    • 特殊加速度
      ±20g
    • 计算结果-应力（MPa）
      276.4MPa/292.2MPa
    • 编号
      02
    • 方向
      横向+
    • 特殊加速度
      ±10g
    • 计算结果-应力（MPa）
      126.3MPa/128MPa

    转向架安装设备典型加速度-特殊加速度

    纵向数据结果

    • 编号
      01
    • 方向
      纵向
    • 特殊加速度
      ±3g或者±5g
    • 计算结果-应力（MPa）
      48.6MPa/47.6MPa
    • 编号
      01
    • 方向
      纵向
    • 特殊加速度
      ±3g或者±5g
    • 计算结果-应力（MPa）
      48.6MPa/47.6MPa

    转向架安装设备典型加速度-疲劳加速度

    • 编号
      01
    • 方向
      垂向+
    • 疲劳加速度
      ±6g
    • 计算结果-安全系数
      2.028
    • 编号
      02
    • 方向
      横向+
    • 疲劳加速度
      ±5g
    • 计算结果-安全系数
      2.876
    • 编号
      01
    • 方向
      垂向+
    • 疲劳加速度
      ±6g
    • 计算结果-安全系数
      2.028
    • 编号
      02
    • 方向
      横向+
    • 疲劳加速度
      ±5g
    • 计算结果-安全系数
      2.876

    转向架安装设备典型加速度-疲劳加速度

    纵向数据结果

    • 编号
      01
    • 方向
      纵向
    • 疲劳加速度
      ±2.5g
    • 计算结果-安全系数
      7.599
    • 编号
      01
    • 方向
      纵向
    • 疲劳加速度
      ±2.5g
    • 计算结果-安全系数
      7.599

    转向架安装设备特殊加速度

    • 工况
      1
    • Z向(垂向)
      +20
    • Y向(横向)
      +10
    • X向(纵向)
      +5
    • 计算结果-应力（MPa）
      345.2MPa
    • 工况
      2
    • Z向(垂向)
      +20
    • Y向(横向)
      +10
    • X向(纵向)
      -5
    • 计算结果-应力（MPa）
      427.0MPa
    • 工况
      1
    • Z向(垂向)
      +20
    • Y向(横向)
      +10
    • X向(纵向)
      +5
    • 计算结果-应力（MPa）
      345.2MPa
    • 工况
      2
    • Z向(垂向)
      +20
    • Y向(横向)
      +10
    • X向(纵向)
      -5
    • 计算结果-应力（MPa）
      427.0MPa

    转向架安装设备特殊加速度

    工况3数据结果

    • 工况
      3
    • Z向(垂向)
      -20
    • Y向(横向)
      -10
    • X向(纵向)
      +5
    • 计算结果-应力（MPa）
      423.5MPa
    • 工况
      3
    • Z向(垂向)
      -20
    • Y向(横向)
      -10
    • X向(纵向)
      +5
    • 计算结果-应力（MPa）
      423.5MPa

    转向架安装设备疲劳加速度

    • 工况
      1
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      +5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      2.594
    • 工况
      2
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      +5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      2.083
    • 工况
      1
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      +5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      2.594
    • 工况
      2
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      +5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      2.083

    转向架安装设备疲劳加速度

    工况3数据结果

    • 工况
      3
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      -5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      6.137
    • 工况
      3
    • Z向(垂向)
      +6
    • Y向(横向)
      -5
    • X向(纵向)
      +2.5
    • 计算结果-安全系数
      6.137

    结论及建议

    • 典型加速度工况，焊缝及结构强度满足要求
    • 特殊加速度工况，结构应力（恒力弹簧）应力较大，建议更换材料
    • 典型加速度工况，焊缝及结构强度满足要求
    • 特殊加速度工况，结构应力（恒力弹簧）应力较大，建议更换材料
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