某型城軌轉(zhuǎn)向架用抗側(cè)滾扭桿有限元分析報(bào)告-時(shí)代新材料科技股份

項(xiàng)目說 項(xiàng)目來 項(xiàng)目目 項(xiàng)目技術(shù)輸入描 項(xiàng)目技術(shù)輸入文 計(jì)算分析模型描 基本假 幾何模 邊界條 計(jì)算模型及計(jì)算數(shù) 分析結(jié) ±14.7kN工況系統(tǒng)靜強(qiáng)度校 ±10.5kN和±12.6kN工況彎扭桿靜強(qiáng)度校 疲勞計(jì)算結(jié) 結(jié)論及建 項(xiàng)目說明根據(jù)要求，對(duì)某型城軌轉(zhuǎn)向架用抗側(cè)滾扭桿進(jìn)行有限元分析計(jì)算定該產(chǎn)品的安全系數(shù)并預(yù)估。對(duì)該結(jié)構(gòu)載荷 進(jìn)行靜強(qiáng)度校核，分析各主要零部件的應(yīng)力云圖校核扭桿裝置的耐久疲勞性能，試驗(yàn)10001疲勞載荷600萬200萬200萬根據(jù)結(jié)果進(jìn)行論證，分析各主要零部件的結(jié)構(gòu)和材料能否滿足要求技術(shù)輸入文件產(chǎn)品設(shè)計(jì)圖技術(shù)支持委托計(jì)算分析模型描述本分析是純靜態(tài)條件下的強(qiáng)度分析在本分析中對(duì)螺紋進(jìn)行簡(jiǎn)化組件模型如圖1所示1幾何模型示意有限元分析計(jì)算的邊界條件如圖2所示點(diǎn)RP1和RP2施加對(duì)應(yīng)的載荷，來計(jì)算彎扭桿在不同載荷下對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度。 2邊界條件示意本有限元分析運(yùn)用ABAQUS軟件進(jìn)行計(jì)算。本文及分析中所采用的單位系統(tǒng)為， mm、N、MPa，文字及中出現(xiàn)的任何數(shù)字，如果未注明，都采用單位系統(tǒng)運(yùn)用ABAQUS軟件中的C3D8R單元模擬彎扭桿、球頭、連桿套管、關(guān)節(jié)以及軸承等金屬；利用C3D8H單元模擬支撐座橡膠部分；其中彎扭桿網(wǎng)格數(shù)量為47904個(gè)；上球頭為10028個(gè)；下球頭為7712個(gè)；連桿套管為12144個(gè)；支撐座為10096個(gè)；關(guān)節(jié)為 個(gè)。網(wǎng)格模型如圖3所示。3網(wǎng)格模彎扭桿和上、下球頭分別采用52oV4、42o金屬材料，材料參數(shù)如表2所示2扭桿裝置各部件金屬材料力分析結(jié)果±14.7kN工況時(shí)，扭桿裝置的最大應(yīng)力位于扭桿彎折處，如圖4～圖9所示，大小為大應(yīng)力為155.8MPa和131.4MPa，分別位于球頭軸承座內(nèi)和結(jié)構(gòu)變化的過渡區(qū)域，遠(yuǎn)低于 遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度540MPa，安全系數(shù)為28.5。所有結(jié)構(gòu)和材料均可滿足強(qiáng)度要求。414.7kN載荷作用下扭桿系統(tǒng)的應(yīng)力分5±14.7kN載荷作用下彎扭桿應(yīng)力分6±14.7kN載荷作用下扭桿系統(tǒng)的剪應(yīng)力分7±14.7kN載荷作用下連桿組件的應(yīng)力分布云 8±14.7kN載荷作用下連桿組件的應(yīng)力分布云9±14.7kN載荷作用下支撐座的應(yīng)力分布云低于其材料的屈服強(qiáng)度1300MPa，安全系數(shù)為5.446，滿足材料的強(qiáng)度要求。1010.5kN載荷作用下彎扭桿的應(yīng)力分±12.6kN工況時(shí)，彎扭桿的最大應(yīng)力位于扭桿彎折處，如圖11所示，大小為300.1MPa，低于其材料的屈服強(qiáng)度1300MPa，安全系數(shù)為4.332，滿足材料的強(qiáng)度要求。11±12.6kN載荷作用下彎扭桿應(yīng)力分疲勞計(jì)算結(jié)根據(jù)上述應(yīng)力分析結(jié)果，利用疲勞軟件Fe-Safe對(duì)扭桿組件進(jìn)行疲勞計(jì)算。Fe-Safe軟件中的強(qiáng)度因子FOS表征施加載荷的強(qiáng)度因子S，當(dāng)S≥1時(shí)，在此設(shè)計(jì)條件下，此加載載荷數(shù)值是安全的。疲勞載荷1所示。從圖12-16可知，扭桿裝置在疲勞載荷譜下的最小強(qiáng)度因子FOS為1.266，位于扭桿軸1；球頭最小強(qiáng)度因子為1.398，連桿套管的最小強(qiáng)度因子為3.688，支撐座的最小強(qiáng)度因子為5，均可滿足疲勞設(shè)計(jì)要求。建議嚴(yán)格控制產(chǎn)品粗糙度保證彎桿的疲勞性圖 圖 圖 圖 圖 結(jié)論及建議393.3MPa<1300MPa；最大Mises應(yīng)力為352.1MPa<1300MPa；上球頭的最大連桿套管的最大Mises應(yīng)力為51.5MPa<355MPa；支撐座的最大Mises應(yīng)力為18.9MPa<540MPa。扭桿裝置的應(yīng)力結(jié)果見下表3所示，所有部件均可滿足結(jié)構(gòu)和最大Mises最大Mises力 彎扭桿在±10.5kN、±12.6kN和±14.7kN三個(gè)工況時(shí)的應(yīng)力結(jié)果如表4所示4三個(gè)加載階段彎扭桿應(yīng)力結(jié)在疲勞試驗(yàn)的載荷值和載荷循