轉(zhuǎn)K6型搖枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力的有限元仿真

王生武 李新易 趙尚超 李向偉

摘? 要：搖枕是薄壁復(fù)雜構(gòu)件，是轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵部件之一，其有限元仿真準(zhǔn)確性對(duì)于疲勞壽命分析具有很大的影響。文章以轉(zhuǎn)K6搖枕為對(duì)象，基于搖枕靜載試驗(yàn)和實(shí)測(cè)結(jié)果，分別構(gòu)建了多個(gè)不同接觸系數(shù)的有限元模型，分析了接觸條件對(duì)測(cè)點(diǎn)計(jì)算應(yīng)力的影響。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)K6搖枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力的有限元仿真中，接觸條件的摩擦系數(shù)的影響明顯，其最佳摩擦系數(shù)取值為0.4。

關(guān)鍵詞：搖枕;K6轉(zhuǎn)向架;有限元;接觸分析;網(wǎng)格劃分

Abstract： Bolster is a thin-walled complex component and one of the key components of bogies. The accuracy of finite element simulation has a great impact on fatigue life analysis. In this paper， based on the static load test and measured results of K6 swing bolster， several finite element models with different contact coefficients are constructed， and the influence of contact conditions on the calculated stress of the measuring point is analyzed. The results show that in the finite element simulation of the stress of the rotating K6 bolster structure， the influence of the friction coefficient of the contact condition is obvious， and the optimum friction coefficient is 0.4.

引言

高速重載是我國(guó)貨運(yùn)機(jī)車的發(fā)展方向，軸重提高意味著需要降低搖枕自重[1，2]。搖枕薄壁結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布復(fù)雜且變化急劇，有限元仿真的難度相對(duì)較大。目前，在貨車搖枕結(jié)構(gòu)的有限元分析中，往往沒(méi)有根據(jù)應(yīng)力分布的變化特點(diǎn)進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)格疏密劃分[3，4]，或者忽略了實(shí)際中存在的接觸問(wèn)題的影響[5，6]等。同時(shí)，也缺少一定的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)輔助有限元仿真時(shí)的建模和修改[7，8]。這些問(wèn)題都會(huì)影響到有限元仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，對(duì)于貨車搖枕薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)的疲勞壽命分析，需要建立與實(shí)際情況一致的有限元模型從而獲得更為準(zhǔn)確的應(yīng)力結(jié)果。

本文對(duì)轉(zhuǎn)K6搖枕進(jìn)行了結(jié)構(gòu)應(yīng)力有限元仿真分析。與應(yīng)力測(cè)試結(jié)果相互比較，建立了基于接觸非線性問(wèn)題的有限元模型，并進(jìn)行了比較分析，確定了合理的摩擦系數(shù)。提高了搖枕結(jié)構(gòu)應(yīng)力的仿真準(zhǔn)確性。

1 基于試驗(yàn)建立有限元模型

1.1 加載試驗(yàn)簡(jiǎn)介

轉(zhuǎn)K6型搖枕是我國(guó)重載貨車用轉(zhuǎn)向架搖枕，為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)2430mm，最寬470mm、位于心盤座部位。……