120km/h速度級地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度分析

摘 要 利用ANSYS12.0有限元軟件對120km/h速度級地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進行了靜強度和疲勞強度分析。計算結(jié)果表明，構(gòu)架靜強度和疲勞強度均滿足相關(guān)國際標準要求。

關(guān)鍵詞 轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 靜強度 疲勞強度

中圖分類號：U239.3 文獻標識碼：A

0 前言

南車株機出口印度新德里的地鐵車輛設(shè)計速度達到120km/h，軸重達到15t。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是其最重要的承載部件，它不僅要承擔車體及其以上載荷，還要傳遞牽引力和制動力。本文依據(jù)國際鐵路聯(lián)盟標準UIC 615-4對構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)進行靜強度和疲勞強度分析。

1 計算模型及邊界條件

采用有限元分析軟件ANSYS12.0建立構(gòu)架模型。構(gòu)架結(jié)構(gòu)離散成三維實體單元、牽引電機質(zhì)量離散成三維質(zhì)量單元。

2 載荷工況

載荷計算和載荷工況組合按照標準UIC 615-4進行，其組合見表1。其中， = 0.1，考慮車輛側(cè)滾影響； = 0.2，考慮車輛沉浮影響。

3 靜強度及疲勞強度評定準則

3.1 靜強度評定

構(gòu)架主體材料為16MnDR，整個構(gòu)架使用材料的最小屈服強度為315N/mm。對于工況1～14，各點應(yīng)力值均不得大于材料的屈服強度極限。

3.2 疲勞強度評定

根據(jù)ERRI B12 RP17給出的強度極限（下轉(zhuǎn)第189頁）（上接第174頁）不小于520 N/mm2鋼材的Moore-Kommer-Japer疲勞曲線評價構(gòu)架的疲勞強度。這種鋼材的機械性能與本構(gòu)架所用的板厚不大于16mm的16MnDR鋼材基本上相同。板厚大于16mm此類鋼材的許用應(yīng)力值則按一定的比例減小。ERRI B12 RP17給出的許用應(yīng)力可直接用于母材和焊縫。

4 計算結(jié)果分析

（1）靜強度。（2）疲勞強度校核。通過計算分析，構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)母材區(qū)域最大應(yīng)力與許用應(yīng)力的比較如圖1所示，焊縫區(qū)域最大應(yīng)力與許用應(yīng)力的比較如圖2所示。由圖可見，構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)所有應(yīng)力值均處于疲勞曲線下方，疲勞強度滿足要求。

5 結(jié)論

依據(jù)UIC 615-4標準，對120km/h速度級地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架主體結(jié)構(gòu)進行了靜強度和疲勞強度分析。計算結(jié)果表明，構(gòu)架靜強度和疲勞強度均滿足相關(guān)國際標準要求。