基于刚柔耦合仿真的转K6转向架疲劳寿命预测分析

"该研究主要关注转K6转向架的疲劳寿命预测，通过刚柔耦合动力学仿真方法，以解决传统预测方法中的人力物力消耗和动态载荷忽视问题。作者首先进行了准静态应力对比，接着在CAD软件中构建了转向架的三维模型，并在有限元软件中进行网格划分和模态计算。之后，将模型导入ADAMS/Rail进行刚柔耦合动力学仿真，模拟C80敞车在5级轨道不平顺条件下的运行。仿真结果通过NASTRAN软件的模态综合法处理，得出摇枕和侧架的动应力时间历程，最后利用B+级钢的S-N曲线预测转向架的疲劳寿命。" 转K6转向架是当前广泛使用的铁路货车转向架，但由于载重和速度的增加，其疲劳问题成为关注焦点。传统的疲劳寿命预测方法依赖于实测载荷谱和静态强度计算，但这种方法成本高、周期长且未充分考虑动态载荷。为了克服这些问题，该研究采用了刚柔耦合动力学仿真技术。首先，研究人员通过CAD软件建立了转K6转向架的三维几何模型，然后使用有限元分析来创建模型的网格，并进行模态计算，生成模态中性文件。 在ADAMS/Rail软件中，摇枕和侧架的模态中性文件被用于建立C80敞车的刚柔耦合动力学仿真模型。在此模型中，美国5级轨道不平顺作为动态输入，进行动力学仿真，以模拟真实运行条件下的应力分布。仿真完成后，通过NASTRAN软件的模态综合法，将模态坐标时间历程转化为各节点的动应力时间历程，这一步骤称为动应力恢复。动应力恢复有多种方式，包括静态方式、模态方式和子结构模态综合方式，本研究选择了适合的恢复方式来精确计算动态应力。 最后，利用B+级钢的实验S-N曲线（表示材料的疲劳寿命与应力之间的关系），对摇枕和侧架的疲劳损伤进行了整体评估，并据此预测了转K6转向架的疲劳寿命。这种基于刚柔耦合仿真的预测方法不仅能节省成本，还能更全面地考虑动态载荷对结构的影响，从而提供更准确的疲劳寿命预测，对铁路货车的安全性和可靠性具有重要意义。