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试验研究
铁道车辆第54卷第7期2016年7月
文章编号:1002-7602(2016)07000-05
铁路货车有限元分析中纵向载荷的施加方法研究
王文
(中车齐齐哈尔车辆有限公司大连研发中心,辽宁大连116052)
摘要:对以往铁路货车有限元分析中车体纵向载荷的施加方法进行了江总和分析,并将仿真结果与试验结果进行
了对比,通过论证,找到了一种简洁、有效的车体纵向載荷施加方法。
关键词;货车;有限元;纵向载荷;施加
中图分类号:U272;U270.1-2
文献标志码:B
铁路车辆的纵向载荷是一种常规载荷,在以往的
分析结果显示,在考虑摩擦时,前从板座接触部位
铁路货车有限元分析中,不同的纵向载荷施加方法往向车体纵向中心方向的最大位移为0.049mm;而不
往使从板座附近的应力评估结果和试验结果存在一定考虑摩擦时该部位相同方向的位移为0.442m。2
的偏差。本文以纵向拉伸载荷为例,对载荷的各种施种情况下的位移云图如图2所示,可以看出,两者之间
加方法进行汇总和分析,并将仿真结果与试验结果进的偏差将近10倍,由此可见,缓冲器和前从板座接触
行对比,以找到一种更切合实际的简单有效的纵向载部位的摩擦对分析结果的影响很大,不可以忽路。
荷施加方法。
位移/m
0.166
1前从板座部位的变形趋势及压力分布
0.138
0.031mm
109
对于纵向载荷的施加,在理想状态下可以通过接
0.034
触加载来实现,该方法既考虑了载荷的传递,又考虑了
0.030mm
0.037mn
构件间的相对摩擦,是已知的最符合实际情况的一种
-0.089
模拟方法。以纵向拉伸载荷为例,为了得到前从板座
0.036mm
部位在加载情况下的变形趋勢和承载面上的载荷分
-0.174
布,截取车辆结构的一段并以实体模拟冲器来创建
(a》考虑接触摩擦
分析模型,将纵向载荷施加到模拟缓冲器上,使其通过
位移/mm
缓冲器传到前从板座处。为了分析摩擦对于变形的影
响,将缓冲器和前从板座之间的接触分2种情况,一
0.245mm
0.241mm
0.356
种考虑摩擦(摩擦因数为0.15),另一种不考虑摩擦。
理想状态模型中,纵向载荷均布施加在模拟缓冲器尾
0.382mm
0.148
部(图1)。
0.42
0.416m
(b)没有考虑接触摩擦
图2理想状态模型中前从板座位移云图
为了得到接触面上的载荷分布,截取了考虑摩擦
情况下的前从板座接触压力分布(图3)和接触压强分
布(图4)。图3(b)和图4(b)中红线为从节点31587到
图1理想杕态模型
节点31611的接触压力/压强分布,蓝线为从节点
31594到节点31618的接触压力/压强分布。从图
枚稿日期:2015-1218;修订日期:2016-04-07
(b)可以看出,实际接触压力在靠近车体中心接触面
作者简介:王文(1974),男,高级工程师
的区间内是很小的,而从接触面的处到前从板座
万方数据
铁道车橱第54第7期2016年7月
根部呈现类似三角形的线性增长分布,同样路径上的车辆在承受纵向牵引时,前从板座部位有向车体纵向
节点接触压强分布与接触压力分布规律是相同的
中心方向横向移动的趋势,而摩擦力对该移动趋势起
到了限制的作用,即对于前从板座而言,摩擦力的作用
压力N
方向为沿着车体横向指向车体外侧。
(2)车辆在承受纵向牵引时,前从板座有沿着车
0(节点31594)-7565
体横向向车体纵向中心移动的趋势,但是整体位移量
-10.419N
-9.44
节点31618)
很小。
11.155kN
0(节点31587)-13.2
(3)在牵引载荷作用下,前从板座承载面上的载
(节点31611)
荷分布为接触面前区域内大约为0,从近部位开
-18.9
始近似线性增长,后炻区域类似三角形分布。
(a)接触压力分布截取路径
2传统纵向載荷的施加方式及其特点
纵向载荷从车钩而来,通过缓冲器传到从板座进
而作用于车体。在仿真分析中,传统纵向载荷的施加
方式一般分为(以纵向拉伸载荷为例):
忌7.4
(1)通过连接单元施加于从板座(图5(a));
(2)直接将三角形载荷施加于从板座(图5(b)。
29.71
距从板座边缘距离/mm
(b)沿路径接触压力的分布曲线
图3前从板座上接触压力分布截取路径和分布曲线
压强/M
496.42
232.120MPa
(节点31618)
0(节点31594)
315.90
270.77
241.797M
0(节点31587)2564
(节点31611)
135,39
(a:)接触压强分布截取路径
(a)通过连接单元加载
232.12
74.20
1620
58.20
20.67
39.67
58.67
(b)直接三角形加载
距从板座边缘距离/mm
图52种传统的加载方式
()沿路接触压强的分布曲线
图4前从板座上接触压强分布截取路径和分布曲线
使用同一个模型,将模拟缓冲器的区域去掉,分别
得到通过连接单元和直接三角形加载时的位移云图如
仿真分析结果表明
图6所示。图7为包含理想状态的3种情况下的应力
(1)考虑摩擦时车辆羍引梁部位向车体纵向中心云图。表1为传统纵向载荷施加方法与理想状态下的
方向的横向位移小于不考虑摩擦时的位移。可以判断应力和变形对比,可以看出,与理想状态比较,这2种
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万方数据