论文部分内容阅读
2000年以来,随着煤炭年产量的提高,对于货车运输效率的要求也不断提升,我国铁路货车不断采用新结构、新材料以及新的设计理念。近年来,新型铝合金货车也逐步投入市场,但目前我国铁路货车设计技术与新材料的使用同发达国家相比仍有差距,论文利用大型有限元分析软件ANSYS对KM98型铝合金煤炭漏斗车进行静强度分析,根据结构应力分布结果对其进行优化,并对优化后车体模型的几个典型危险焊缝进行疲劳寿命评测。论文首先根据库仑摩擦理论,建立非线性铆接连接结构的子模型,并以实体单元与壳单元分别模拟铆钉结构,分析铆接结构在受剪切力与拉、压力载荷下,单元选择的不同对其计算结果的影响;且与线性模型比对,得到铆钉孔处应力比例因数,以便后续静强度计算中评测漏斗车模型中相应位置的应力大小。根据原始设计几何参数建立漏斗车有限元模型,通过梁单元与刚性接触模拟了铆接位置、撑杆与漏斗口开闭机构。基于美国AAR标准,对其原始结构静强度进行计算分析。计算结果表明:结构最大应力为922MPa,多处节点应力超出材料的许用应力。通过对计算结果的分析,对漏斗车车体结构多次改进,最终除端部漏斗板T4003不锈钢一处应力超出标准要求,其余均满足材料许用应力,不满足标准位置可采用局部更换强度等级更高的不锈钢板材进行处理。论文在比对几种焊接标准后,选取AAR标准,通过ANSYS软件平台进行准静态载荷计算及采用MATLAB软件对计算数据进行处理,从而得到评测焊缝的疲劳寿命,计算结果满足AAR标准,计算结果表明该车枕梁上盖板尾翼与端部不锈钢漏斗板焊接处、枕梁下盖板与中梁腹板焊接处两条焊缝疲劳强度薄弱,相对与其他焊缝寿命较短,建议对以上两条焊接位置工艺进行严格控制。论文采用的是基于虚拟疲劳试验的疲劳寿命分析方法,在铝合金煤炭漏斗车车体结构设计的初期阶段,论文的研究结果可以对其结构优化及抗疲劳设计提供一定的理论依据。