120km/h速度級地鐵轉向架構架強度分析

摘 要 利用ANSYS12.0有限元軟件對120km/h速度級地鐵轉向架構架進行了靜強度和疲勞強度分析。計算結果表明，構架靜強度和疲勞強度均滿足相關國際標準要求。

關鍵詞 轉向架構架 靜強度 疲勞強度

中圖分類號：U239.3 文獻標識碼：A

0 前言

南車株機出口印度新德里的地鐵車輛設計速度達到120km/h，軸重達到15t。轉向架構架是其最重要的承載部件，它不僅要承擔車體及其以上載荷，還要傳遞牽引力和制動力。本文依據國際鐵路聯盟標準UIC 615-4對構架主體結構進行靜強度和疲勞強度分析。

1 計算模型及邊界條件

采用有限元分析軟件ANSYS12.0建立構架模型。構架結構離散成三維實體單元、牽引電機質量離散成三維質量單元。

2 載荷工況

載荷計算和載荷工況組合按照標準UIC 615-4進行，其組合見表1。其中， = 0.1，考慮車輛側滾影響； = 0.2，考慮車輛沉浮影響。

3 靜強度及疲勞強度評定準則

3.1 靜強度評定

構架主體材料為16MnDR，整個構架使用材料的最小屈服強度為315N/mm。對于工況1～14，各點應力值均不得大于材料的屈服強度極限。

3.2 疲勞強度評定

根據ERRI B12 RP17給出的強度極限（下轉第189頁）（上接第174頁）不小于520 N/mm2鋼材的Moore-Kommer-Japer疲勞曲線評價構架的疲勞強度。這種鋼材的機械性能與本構架所用的板厚不大于16mm的16MnDR鋼材基本上相同。板厚大于16mm此類鋼材的許用應力值則按一定的比例減小。ERRI B12 RP17給出的許用應力可直接用于母材和焊縫。

4 計算結果分析

（1）靜強度。（2）疲勞強度校核。通過計算分析，構架主體結構母材區域最大應力與許用應力的比較如圖1所示，焊縫區域最大應力與許用應力的比較如圖2所示。由圖可見，構架主體結構所有應力值均處于疲勞曲線下方，疲勞強度滿足要求。

5 結論

依據UIC 615-4標準，對120km/h速度級地鐵轉向架構架主體結構進行了靜強度和疲勞強度分析。計算結果表明，構架靜強度和疲勞強度均滿足相關國際標準要求。