某型城轨转向架用抗侧滚扭杆有限元分析报告-时代新材料科技股份

项目说 项目来 项目目 项目技术输入描 项目技术输入文 计算分析模型描 基本假 几何模 边界条 计算模型及计算数 分析结 ±14.7kN工况系统静强度校 ±10.5kN和±12.6kN工况弯扭杆静强度校 疲劳计算结 结论及建 项目说明根据要求，对某型城轨转向架用抗侧滚扭杆进行有限元分析计算定该产品的安全系数并预估。对该结构载荷 进行静强度校核，分析各主要零部件的应力云图校核扭杆装置的耐久疲劳性能，试验10001疲劳载荷600万200万200万根据结果进行论证，分析各主要零部件的结构和材料能否满足要求技术输入文件产品设计图技术支持委托计算分析模型描述本分析是纯静态条件下的强度分析在本分析中对螺纹进行简化组件模型如图1所示1几何模型示意有限元分析计算的边界条件如图2所示点RP1和RP2施加对应的载荷，来计算弯扭杆在不同载荷下对应的强度。 2边界条件示意本有限元分析运用ABAQUS软件进行计算。本文及分析中所采用的单位系统为， mm、N、MPa，文字及中出现的任何数字，如果未注明，都采用单位系统运用ABAQUS软件中的C3D8R单元模拟弯扭杆、球头、连杆套管、关节以及轴承等金属；利用C3D8H单元模拟支撑座橡胶部分；其中弯扭杆网格数量为47904个；上球头为10028个；下球头为7712个；连杆套管为12144个；支撑座为10096个；关节为 个。网格模型如图3所示。3网格模弯扭杆和上、下球头分别采用52oV4、42o金属材料，材料参数如表2所示2扭杆装置各部件金属材料力分析结果±14.7kN工况时，扭杆装置的最大应力位于扭杆弯折处，如图4～图9所示，大小为大应力为155.8MPa和131.4MPa，分别位于球头轴承座内和结构变化的过渡区域，远低于 远低于屈服强度540MPa，安全系数为28.5。所有结构和材料均可满足强度要求。414.7kN载荷作用下扭杆系统的应力分5±14.7kN载荷作用下弯扭杆应力分6±14.7kN载荷作用下扭杆系统的剪应力分7±14.7kN载荷作用下连杆组件的应力分布云 8±14.7kN载荷作用下连杆组件的应力分布云9±14.7kN载荷作用下支撑座的应力分布云低于其材料的屈服强度1300MPa，安全系数为5.446，满足材料的强度要求。1010.5kN载荷作用下弯扭杆的应力分±12.6kN工况时，弯扭杆的最大应力位于扭杆弯折处，如图11所示，大小为300.1MPa，低于其材料的屈服强度1300MPa，安全系数为4.332，满足材料的强度要求。11±12.6kN载荷作用下弯扭杆应力分疲劳计算结根据上述应力分析结果，利用疲劳软件Fe-Safe对扭杆组件进行疲劳计算。Fe-Safe软件中的强度因子FOS表征施加载荷的强度因子S，当S≥1时，在此设计条件下，此加载载荷数值是安全的。疲劳载荷1所示。从图12-16可知，扭杆装置在疲劳载荷谱下的最小强度因子FOS为1.266，位于扭杆轴1；球头最小强度因子为1.398，连杆套管的最小强度因子为3.688，支撑座的最小强度因子为5，均可满足疲劳设计要求。建议严格控制产品粗糙度保证弯杆的疲劳性图 图 图 图 图 结论及建议393.3MPa<1300MPa；最大Mises应力为352.1MPa<1300MPa；上球头的最大连杆套管的最大Mises应力为51.5MPa<355MPa；支撑座的最大Mises应力为18.9MPa<540MPa。扭杆装置的应力结果见下表3所示，所有部件均可满足结构和最大Mises最大Mises力 弯扭杆在±10.5kN、±12.6kN和±14.7kN三个工况时的应力结果如表4所示4三个加载阶段弯扭杆应力结在疲劳试验的载荷值和载荷循