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客车排障器的有限元分析与强度校核

发布于:2018-02-26 18:30
有限元分析

       与上翼板接触靠近排障器中部的两块纵筋板以及排障器下部横筋板的中部位置有限元分析后应力比较大,因此,加厚两块纵筋板,使其变成12 mm厚,同时在下部横筋板的中部焊接一块补强板,为了增加斜撑管的强度,增加了一个封板和一个筋板。
       改进后排障器约束和加载方式与改进前相同,图为改进后结构中心负载140 kN时Top而Von Miser应力云图,图为改进后结构中心负载140 kN时Bottom而Von Miser应力云图。从分析结果可知,改进后排障器Top而和Bottom而的最大应力分别为255.986 MPa和265.007 MPa,排障器最大应力位置处在与上翼板接触靠近排障器中部的两块纵筋板的母材区域,此区域的制造材料为12 mm低温容器板16MnDR,其最小安全系数为315/265.007=1.189>1.15;排障器焊缝区域Top而和Bottom而最大Von Miser应力分别为202.377 MPa和204.401 MPa,其最小安全系数为286/204.401=1.399>1.15。因此,改进后排障器的结构强度比改进前的结构强度好,而且改进后排障器结构满足强度要求。
       为了验证有限元仿真分析结果的可靠性,本研究对有限元仿真分析结果与试验结果进行了对比分析。排障器的试验结果在铁道部产品质量监督检验中心的200 km车体静强度检验报告之中。有限元仿真分析结果取点的位置及数值如图所示,有限元仿真分析结果与试验结果对比如表所示。通过表可知,有限元仿真分析结果与试验结果相差不大,在一个可以接受的误差范围内,因此,排障器的有限元仿真分析结果是可靠的,排障器的设计改进方案是合理的。
       本研究对排障器结构进行了强度分析,得出了原结构的薄弱位置,提出设计改进方案并进行强度分析,最后将仿真分析结果与试验结果进行对比分析,验证了仿真分析结果的可靠性以及改进方案的结构合理性。运用仿真分析来验证结构设计的合理性在现代设计过程中经常用到,它不仅可以提高设计效率和设计质量,而且也能降低设计成本,同时排障器的改进方案对其它车型的排障器设计具有一定的引导意义。

 

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