针对点阵块壳单元模型求解时间过长的问题,研究可行的简化建模方法。首先建立了反映点阵材料细节特征的壳单元锥台点阵模型,进行匀速异面压缩仿真,得到精细模型的压缩特性参数;然后基于PAM-CRASH软件材料库中41号材料建立等效的实体单元点阵块压缩仿真模型。对比了壳单元和实体单元建模仿真得到的碰撞响应特征曲线,结果表明,实体单元模型在触发力、平台力、压实应变以及吸能量等方面与壳单元模型吻合性良好,用实体单元建立的模型单元数量和求解时间更少,以实体单元替代壳单元建模可以提高求解效率。

为了满足某型号地铁列车关键连接部件的强度要求,采用接触非线性静强度理论对其APS辅助变流器连接螺栓进行有限元计算,获得各工况下螺栓受到的轴向力和最大横向力,基于VDI2230—2003标准对螺栓进行强度校核,结果显示,螺栓抗滑移安全系数、抗剪切安全系数等相关参数均在安全范围内,螺栓设计满足要求。

铁路运输在当今的大宗货物运输中起着重要作用。敞车车体是货车的主要组成部件,所以对其进行强度和可靠性评估就显得尤为重要。对敞车车体进行了有限元建模,根据TB/T 1335—1996标准确定载荷工况,通过ANSYS对其进行了不同工况下的静强度与自由模态计算;基于ANSYS/PDS模块,利用蒙特卡罗法对车体等效应力最大工况进行了静强度可靠性及灵敏度分析。结果表明车体的静强度指标满足许用要求;模型在频域上表现正常;许用应力对其静强度的可靠性影响最大。

为了快速完成铁路货车转向架构架的虚拟疲劳试验,提出了一种采用LMS平台基于UIC510-3标准的疲劳试验仿真方法。首先对转向架构架进行有限元建模,依据UIC标准确定边界条件;其次通过模拟在超常载荷工况下的静态承载载荷,对其结构静强度进行评价;最后模拟车辆在主要运营工况下的动态循环载荷,运用LMS平台进行疲劳试验仿真及评价。计算结果表明该转向架构架具有良好的抗疲劳性能,其疲劳性能满足设计要求。该方法对轨道交通装备的疲劳性能的预测有较好的应用价值。

为了保证某型机车牵引变流柜设计的安全性及合理性的同时,尽可能减轻其自身质量,结合柜体的实际结构,采用软件Hyperworks建立了柜体的有限元模型,依据标准对牵引变流柜进行了强度与模态分析;以此为基础,建立了柜体优化模型,以柜体的各个板厚为设计变量、强度为约束条件、质量最小为设计目标对其进行尺寸优化设计,优化后的牵引变流柜质量下降11.26%,达到了轻量化的目的。模态计算结果表明,优化后的柜体模态符合设计要求。

对C70敞车车体进行三维几何建模,然后分别使用边长为20 mm和30 mm的壳单元对其进行有限元划分,最后基于铁路相关规范分析计算不同单元大小的敞车车体强度,根据IIW标准对敞车车体进行疲劳寿命评估。计算结果显示,在同种工况下,单元大小的改变对车体强度的计算结果影响较小,对疲劳寿命的计算结果影响较大,即车体强度的计算结果对单元大小不敏感,疲劳寿命的计算结果对单元大小敏感。在使用IIW标准计算疲劳寿命时,为了避免单元大小敏感特性,需要在焊缝处进行单元节点细化,保证疲劳寿命计算结果的稳定性。