新型高速客车构架的疲劳寿命数值仿真分析  

The Analysis of Fatigue Life of a New Type of High-speed Passenger Car′s Frame

作　　者：王成国[1] 孟广伟[1] 原亮明[1] 刘敬辉[1] 

机构地区：[1]铁道部科学研究院机辆所,北京100081

出　　处：《中国铁道科学》2001年第3期91-95,共5页China Railway Science

基　　金：铁道部科技研究开发计划项目 (2 0 0 0J41)

摘　　要：文中采用了一种预测结构构件疲劳寿命的新方法———疲劳寿命数值分析方法。在计算机虚拟的现实环境下 ,以计算机辅助设计 (CAD) ,有限元法 (FEM)和多体系统动力学软件 (MBSDS)为基础 ,对新型高速客车构架的疲劳寿命进行分析。用MBSDS计算作用在转向架构架上的随机动载荷 ,再用有限元法给出动载荷下转向架构架上详细的动应力分布。根据这些动应力 ,应用MSC/FATIGUE软件 ,分析预测构架的疲劳寿命。根据疲劳数值仿真分析的结果可知 ,新型高速客车构架有足够的疲劳强度 ,而根据放大载荷谱而得到的疲劳寿命分布图 ,可直观的判断出转向架构架的疲劳寿命薄弱位置 ,可以快速比较新型转向架不同设计方案的疲劳性能的优劣 ,可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置 ,可以通过修改设计预先避免不合理的寿命分布。因此 ,疲劳数值仿真方法能够减少产品的试验样机数量 ,缩短开发周期 ,降低开发成本 ,提高市场竞争力。疲劳数值仿真方法必将在我国高速列车的研制和发展中起到越来越重要的作用。A new method to predict the fatigue life of structure components—calculation analysis with fatigue simulation is used in the paper. The method is based on CAD, FEM and multibody system dynamic software (MBSDS) under the condition of virtual prototype of modern computer. The random dynamic loading of bogie frame is calculated by MBSDS. The result of time history of stress is analyzed by FEM. According to the stress result the fatigue life of bogie frame can be calculated by the method of fatigue simulation of MSC/FATIGUE.

关 键 词：高速客车 铁路 转向架 疲劳寿命 数值仿真 有限元 多体系统动力学 

分 类 号：U271.91[机械工程—车辆工程]