跨座式单轨转向架构架的虚拟疲劳试验研究

作     者：许念江 

作者单位：重庆交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杜子学

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0814[工学-土木工程] 082301[工学-道路与铁道工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：转向架构架 虚拟试验台架 强度分析 疲劳分析 

摘      要：跨座式单轨交通制式的技术发展很大程度上取决于单轨转向架技术的进步。转向架是单轨车辆的核心部件之一，构架作为转向架的基础，其结构性能直接影响单轨车辆的运行品质以及行车安全。构架是转向架行驶走行部的骨架，是转向架的关键承载部件，它将轮对轴箱装置、弹簧减振装置、牵引驱动装置、基础制动装置、车体悬挂装置等组成一个整体。因此，构架结构安全是单轨车辆研究的重要目标之一。 转向架构架的疲劳设计是构架结构安全的必要过程之一，而有效的疲劳预测手段是疲劳寿命设计的关键技术支持。最可靠且最具说服力的疲劳预测手段是在物理试验台架上所做的疲劳台架试验。但物理试验台架价格昂贵，而且必须是在新产品研发出来之后才能检测，一旦新产品设计有缺陷，必须重新设计，重新生产，重新检测。因此，物理试验台架不仅延长研发时间，而且会大大提高研发成本。虚拟试验台架是仿照物理试验台架，利用三维建模软件、有限元软件和多体动力学软件所创建的参数化、数字化的虚拟样机。虚拟试验台架可以很好地弥补物理试验台架的缺点，缩短研发时间，减少研发成本，并且可以给物理试验台架提供参考，从而减少不必要的损失。 本文以重庆市跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象，利用虚拟样机技术搭建了单轨转向架构架的虚拟试验台架，从而对构架的高应力区域进行了全寿命预测。首先，建立了转向架构架虚拟试验台架的三维模型和有限元模型，并验证了试验台架的结构强度;然后，建立单轨转向架构架的有限元模型，并对其C-B模态计算得到模态中性文件，对其强度计算验证构架的结构强度;最后，实现试验台架与构架的刚柔耦合，依据相关标准对构架进行虚拟疲劳试验仿真，得到构架的载荷历程、关联材料的疲劳特性，利用疲劳分析软件Fatigue计算求得构架高应力区域的疲劳寿命。分析表明，构架疲劳寿命大于构架的设计使用寿命，构架设计满足要求。