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摘要: 建立了铰接式货车平车底架的有限元计算模型, 对该底架进行了静强度、刚度、固有频率及振型计算, 针对铰接式货车底架刚度弱的特点, 提出了方案修改建议, 对铰接部位采用不同结构形式进行了详细对比分析Abstract: The finite element model for articulated underframe of railway freight car body is established. Computations of strength, stiffness, inherent frequencies and vibration mode shapes of two underframe structures are complemented. The comparision study of the rationalities of two articulated structures is undertaken, and suggestion for imporoving the design is given.
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Key words:
- railway freight car /
- articulated /
- underframe /
- strength /
- stiffness /
- mode /
- finite element analysis
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图 2 铸造结构铰接部有限元实体单元离散图
Figure 2. Finite element solid-elemen tmeshing of casting structure of articulated part
图 3 焊接结构铰接部有限元实体单元离散图
Figure 3. Finite element shell-elemen tmeshing of welding structure of articulated part
图 4 铰接部为板焊结构的货车底架应变图
Figure 4. Displacement of underframe of freight car body of welding structure of articulated part
图 5 铰接部为铸造结构的货车底架应变图
Figure 5. Displacement of underframe of freight car body of casting structure of articulated part
表 1 两种结构铰接形式的货车底架四种工况下最大当量应力对比情况
Table 1. The comparision of maximal Von mises of two articulated underframe structures under four conditions
铰接部为板焊结构的货车底架四种工况下的最大当量应力 铰接部为铸造结构的货车底架四种工况下的最大当量应力 工况 最大当量应力/MPa 最大当量应力所在的位置 工况 最大当量应力/MPa 最大当量应力所在的位置 1 107 纵向梁, 牵引梁与铰接部(上铰—位端) 相交处 1 141 铰接部下铰端的下盖板边缘 2 148 牵引梁与铰接部(上铰—位端) 相交处 2 168 铰接部下铰端的下盖板边缘 3 112 纵向梁与铰接部(上铰—位端) 相交处 3 165 纵向梁与铰接(上铰一位端) 相交处 4 165 纵向梁与铰接部(上铰—位端) 相交处 4 192 纵向梁与铰接部(上铰—位端) 相交处 
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表 2 两种结构铰接形式的货车底架固有频率和振型对比情况
Table 2. The comparision of inherent frequencies and vibration mode shapes of two articulated underframe structure under four conditions
振型 频率/Hz 振型 频率/Hz 板焊铰接部 铸造铰接部 板焊铰接部 铸造铰接部 一阶垂向弯曲振型 2.57 6.68 三阶扭转振型 19.31 31.55 一阶扭转振型 3.99 10.41 四阶垂向弯曲振型 28.95 43.51 二阶垂向弯曲振型 7.05 17.21 四阶扭转振型 38.73 49.11 二阶扭转振型 10.96 18.38 五阶垂向弯曲振型 39.93 55.62 三阶垂向弯曲振型 18.02 31.15 五阶扭转振型 45.32 55.98
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[1] DING Li-fen, XIE Ji-long, MIAO Long-xiu. The finite element analysis and its application for articulated high-speed passenger car[J]. Journal of North Jiaotong University, 1997, 10(5): 593-596. [2] ZHANG Li. Application of ANSYS program in stiffness and strength analysis of a trailer chassis[J]. Journal of Electronics Machinery Engineering, 1999, 80(4): 34-37. https://oversea.cnki.net/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=cjfd&dbname=cjfd1999&filename=DZJX199904008 -
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