【电机吊架有限元建模及静强度分析案例1500字】

致谢电机吊架有限元建模及静强度分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u21401电机吊架有限元建模及静强度分析案例 1239721.1电机吊架有限元模型的建立 167631.2电机吊架静强度分析 31.1电机吊架有限元模型的建立电机吊架大部分由不同厚度的板件焊接而成，其组成包括上下盖板、立板、筋板等；此外，结构中还包括用于连接牵引电机与转向架构架的电机座衬套和板簧衬套，电机吊架具体结构组成如图3.1所示。(a)(b)图3.1电机吊架几何模型Fig.3.1Geometricmodelofmotorhanger电机吊架所使用材料为高强度耐候钢S355J2G，其材料参数见表3.1。表3.1高强度耐候钢材料参数Tab.3.1Highstrengthweatheringsteelmaterialparameters材料属性参数值屈服强度(MPa)345泊松比0.3弹性模量206000密度(t/mm3)7.85e-9在建立有限元模型前，针对几何模型中对结构性能影响较小的结构进行适当的简化处理，如去除一些不必要的小圆孔、圆角等，有助于划分提高有限元建模效率。将电机吊架几何模型导入HyperMesh中，对于板材结构抽取其中性面，在中性面上使用壳单元Shell181进行划分，综合考虑计算精度与分析效率，大部分使用大小为20且规则的四边形网格进行划分，不规则结构部分使用少量的三角形单元。为保证较好的网格质量，控制网格翘曲度小于5%，网格长细比小于20，网格雅可比值大于0.5。针对电机座衬套等非板件类结构使用大小为20的实体单元Solid185进行模拟。使用Rbe3刚性单元将单侧的四个电机座衬套把在一起并添加质量点，采用质量单元Mass21模拟牵引电机质量。最终建立的电机吊架有限模型如图3.2所示，该模型包含50739个单元，节点数为30170。图3.2电机吊架有限元模型Fig.3.2Finiteelementmodelofmotorhanger电机吊架是一个中心对称的结构，将所有板件进行归类编号以便于后续参数化处理，利用T1~T10十个编号分别代表电机吊架上不同位置处的板件，对应关系如图3.3所示，不同位置的板件具有不同厚度，不同编号所对应的厚度值见表3.2。表3.2不同编号的板件厚度值Tab.3.2Thicknessvaluesoftheplateswithdifferentnumbers板件编号厚度值(mm)T18T210T310T412T510T610T78T88T98T1010图3.3电机吊架不同板件编号示意图Fig.3.3Sketchmapofdifferentplatenumbersformotorhanger1.2电机吊架静强度分析静强度分析是为了检验结构在超常载荷作用下其结构强度是否满足设计要求，采用第四强度理论（畸变能密度理论）校核电机吊架静强度，其屈服准则为： (3.1)式中，为第四强度理论下等效应力，即VonMises应力；代表第一主应力；代表第二主应力；代表第三主应力；代表许用应力，工程上的许用应力是依据经验给定安全系数获得的。根据铁路车辆设计标准UIC615-4-2003对电机吊架有限模型添加纵向、横向、垂向的三个方向不同的加速度，根据标准共设计三组工况进行静强度校核，各工况下具体加速度值见表3.3。表3.3电机吊架超常载荷工况Tab.3.3Abnormalloadconditionofmotorhanger工况纵向横向垂向工况一3g1g3g工况二-3g1g2g工况三3g-1g1.5g注：g=9.81m/s2将工况添加完成的有限元模型文件导入至ANSYS软件中进行计算，计算完成将结果文件导入至HyperWorks中的HyperView模块中查看结果。电机吊架在三种不同工况下的位移云图如图3.4至图3.6所示，等效应力云图如图3.7至图3.9所示。图3.4第一工况下电机吊架位移云图Fig.3.4Displacementclouddiagramofmotorhangerunderthefirstcondition通过三个工况下的位移云图可以看出，电机吊架最大节点位移均发生在电机座衬套位置，其中，第一工况下的节点位移最大，最大位移值分别为3.606mm、3.105mm、2.551mm。图3.5第二工况下电机吊架位移云图Fig.3.5Displacementclouddiagramofmotorhangerunderthesecondcondition图3.6第三工况下电机吊架位移云图Fig.3.6Displacementclouddiagramofmotorhangerunderthethirdcondition图3.7第一工况下电机吊架等效应力云图Fig.3.7Equivalentstressclouddiagramofmotorhangerunderthefirstcondition图3.8第二工况下电机吊架等效应力云图Fig.3.8Equivalentstressclouddiagramofmotorhangerunderthesecondcondition图3.9第三工况下电机吊架等效应力云图Fig.3.9Equivalentstressclouddiagramofmotorhangerunderthethirdcondition通过三个工况下的等效应力云图可以看出，电机吊架最大等效应力出现的位置均在编号为T9的上弯板处，最大等效应力值分别为325.0MPa、2