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列车制动盘的有限元分析仿真

发布于:2016-05-02 17:17
有限元分析

      列车制动盘是影响列车运行安全性的核心部件,有限元分析仿真在设计阶段是科学衡量列车制动盘性能的重要方法。尽管目前有限元分析App提供了较为强大的分析计算功能,在列车制动盘有限元分析的前处理、分析求解和后处理中,一般采用人机交互方式进行有限元分析任务与分析参数的定义,这是一项繁琐而复杂的工作,常常需要熟悉App的专业人员完成,且需耗费大量的时间和精力完成。本文在分析列车制动盘有限元分析一般步骤的基础上,利用有限元分析AppANSYS的二次开发功能,实现了列车制动盘温度场有限元自动建模和分析仿真。
      ANSYSApp是一款融合了结构、流体、电场、磁场和声场分析于一体的大型通用有限元分析App。它能与市面上的绝大多数CADApp接口,实现设计数据的共享和交换交互,是现代产品设计中较为常用的CAEApp之一。ANSYSApp分析计算类型包括结构静力分析、结构动力学分析、结构非线性分析、动力学分析、热分析和流体动力学分析等。其有限元分析仿真的一般步骤如图。
      列车制动盘ANSYS有限元分析仿真的步骤如图。
     (1)在列车制动盘分析前处理操作中,定义Static分析类型、Solid45单元,温度场分析仿真则定义Thermal分析类型、Solid70单元;材料参数定义密度DENS为7800 kg/m3、导热系数K为38.2 W/(m·k)、热容量C为520 J(/kg·°C)、空气对流系数为30 w/m2·°C 等;
     (2)导入列车制动盘三维有限元模型;
     (3)考虑列车制动盘为循环对称结果,为减少计算量,切制出1/10模型进行分析仿真;
     (4)用已定义单元类型,采用适当精度划分模型,得到8522个单元和2568个节点;
     (5)分析加载前在ANSYS 中定义环境温度20°C、模型边界约束条件、温度面载荷400°C或压力面载荷40000 Pa等;
     (6)施加载荷,对模型进行有限元分析计算求解;
     (7)经后处理操作,显示和处理求解后列车制动盘温差场或应力场的云图分析结果;
     (8)列车制动盘分析仿真结束。针对制动盘有限元分析的特点,以上8个步骤可以在ANSYSApp环境下,采用一系列的人机交互操作完成,也可利用ANSYS提供的二次开发工具,利用高级语言开发专用App自动完成制动盘有限分析。


                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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