文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－
０６转向架构架强度试验标准对比
刘德刚１，刘宏友２，李庆升１
（１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１；
２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１
）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准，
并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ
１３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋
．８文献标识码：Ｂ
转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部
件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。
我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈，
其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。这些标准包括：
ＵＩＣ
５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ
６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ
１３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ
４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ
４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ
６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。
ＥＮ
１３７４９是关于转向架构架强度设计、计算、试验和生产制造的标准，在其附录Ｃ、Ｄ中叙述了试验载荷计算方法，附录Ｆ叙述了静强度试验方法，附录Ｇ
收稿日期：２０１１－０２－
２１－，男。叙述了疲劳试验方法。该标准根据用途和特点将转向架划分为７种类型，其中类型Ｂ—Ｉ和Ｂ—ＩＩ转向架的试验方法适用于客车、动车和拖车，本文的对比也是基于这２类转向架。
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８适用于机车、客车、货车的转向架构架和摇枕。ＪＩＳＥ４２０７叙述了转向架构架的设计方法；ＪＩＳＥ４２０８叙述了转向架构架的强度试验方法，所用试验载荷和试验评定标准取自ＪＩＳＥ
４２０７。为了对比标准规定的载荷值的大小，本文对装用在２５Ｔ型车上的某型转向架构架（以下称２５Ｔ转向架）为例，按照不同试验标准计算了构架受到的载荷。
１试验内容对比
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４中规定强度试验分为４部分：超常载荷静强度试验、运营主要载荷静强度试验、运营局部载荷静强度试验、疲劳试验。
ＥＮ１３７４９将强度试验分为３部分：超常载荷静强度试验、运营载荷静强度试验、疲劳试验。ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８只有相当于运营载荷的静强度试验。
ＵＩＣ、ＥＮ等欧洲标准规定的试验项目比较细致；而日本ＪＩＳ标准对转向架焊接工艺做了比较多的规定，而且对构架疲劳强度与测试应力的关系进行了较多研究，仅使用静强度试验结果来评定构架疲劳强度，不再进行疲劳试验。
本文按照ＵＩＣ标准规定的试验内容来进行分析
对比，对比项目包括试验载荷、试验工况组合和试验结果评定。
２超常载荷试验对比
２．１试验载荷
ＩＵ１—４２１·综述·述评
铁道车辆第４９卷第９期２０１１年９月
验，该试验中工况数比较少，有垂向载荷、横向载荷和扭转载荷。
ＥＮ１３７４９标准中将超常试验载荷分为２部分：由转向架运行产生的载荷及由安装在构架上的零件产生的载荷，其中由转向架运行产生的载荷除了包含ＵＩＣ
５１５—４、ＵＩＣ６１５—４规定之外又增加了纵向载荷。２．１．１二系垂向载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中关于作用在左右二系悬挂位置的垂向载荷的算法是基本一致的，均为运用过程中有可能发生的最大静载荷乘以１．４倍系数，ＵＩＣ
６１５—４又规定此系数在运用环境特别恶劣时可以增大到２．０。
运用过程中有可能发生的最大静载荷为整备状态车辆的重量加上运用中可能发生的乘客和行李的最大重量再减去转向架的重量。
关于运用中可能发生的乘客和行李的最大重量的算法，ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４及ＥＮ
１３７４９标准中Ｂ—Ｉ型转向架的算法完全相同，都是根据乘客数量和乘客重量计算得到的。
根据ＵＩＣ５１５—４及ＥＮ
１３７４９标准的规定，２５Ｔ转向架超常垂向试验载荷为：
Ｆｚｍａｘ＝４ｖｃ１×
ｇ＝４
×４８．５×９．８１＝１６６．５３（ｋＮ）式中：ｍｖｃ１—
——整备车体加乘客质量，ｔ。２．１．２横向载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中关于横向超常载荷的算法也是一致的，
其数值为平均到每个轮对上的整备状态车辆重量与超常状态下的乘客及行李重量之和的１／３加上１０ｋＮ再乘以２。
按照此算法，２５Ｔ转向架的超常横向载荷为：
Ｆｙ
ｍａｘ＝２×（ｍｖｃ１＋
２ｍｂ）３×４
］
＋１０＝２×
（）１２］
＋１０＝１１７．２８（ｋＮ）
式中：ｍｂ———一个转向架的质量，ｔ
。２．１．３扭转载荷
３个标准中规定的扭转试验载荷不尽相同。
ＵＩＣ５１５—４和ＥＮ１３７４９的规定基本一致，有２种试验工况：即在构架上施加超常垂向和横向载荷的同时使构架产生模拟通过顺坡率１０‰线路的扭曲量；在转向架上施加空车重量导致的载荷，同时模拟一个车轮完全卸载，
车轮的垂向位移量不超过钢轨的高度。ＵＩＣ
６１５—４只规定了模拟转向架的一个车轮完全不承载时的情况。
２ＥＮ
１３７４９中规定了２种纵向载荷：（１
）模拟转向架在运行中前后轮对的摇头运动导致的纵向载荷，施加在每个车轮上，同一轮对上的纵向载荷方向相反，构成一个力偶，前后轮对上力偶之矩相反。施加在车轮上的载荷值为施加在每个转向架的二系悬挂上的垂向总超常载荷与一个转向架的重量之和的１／１０。那么，施加在２５Ｔ转向架构架每个轮子上的纵向载荷为：
Ｆｘｍａｘ＝１０×（２Ｆｚｍａｘ＋ｍｂ×ｇ）
＝１０×（３３３．０６＋５．５×９．８１）＝３８．７０（ｋＮ）（２）在不能模拟冲击试验的情况下，对动车构架施加模拟纵向３ｇ冲击导致的惯性力，对拖车构架施加模拟纵向５ｇ冲击导致的惯性力。施加在２５Ｔ转向架上的纵向载荷为：
Ｆｘｍａｘ１＝５ｍｂｇ＝５×５．５×９．８１＝２６９．７８（ｋＮ）２．１．５ＥＮ１３７４９规定的由构架上的安装零件导致的载荷
由零部件的振动产生的超常载荷用加速度乘以相应的质量得到，
标准中给出了干线运行时的典型数值：减振器导致的载荷取为设计卸荷力的２倍，并规定了减振器典型卸荷速度；制动引起的超常载荷取为紧急制动所产生载荷的１．３倍；驱动系统的超常载荷取为电机短路等动力系统故障所产生的异常大的载荷；抗侧滚扭杆装置的载荷取为运行中可能发生的车体与转向架的最大倾斜度时的载荷。
ＥＮ
１３７４９标准同时适用于有动力和无动力的车辆转向架，而且规定的超常载荷比ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４标准内容多一些，但３个标准所规定的主要超常载荷值基本是一致的。２．２试验工况组合
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４标准中均没有说明超常载荷试验时载荷工况如何组合，ＥＮ１３７４９标准中对工况的组合情况有较详细的说明：（１）将垂向载荷、横向载荷、纵向载荷和扭转位移（１０‰线路扭曲）按照运用中有可能产生的情况进行组合；（２）垂向施加空车自重载荷同一个车轮１００％卸载的扭转变形相叠加；（３）垂向施加超常载荷与每个局部超常载荷相叠加。２．３试验结果的评定
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４标准规定的合格标准是构架不能产生永久变形，即各测点的应力不超出材料的屈服极限，
卸载后构架能够弹性复原。ＥＮ１３７４９标准规定的合格评定比ＵＩＣ
５１５—４、Ｕ６１５，·
３１转向架构架强度试验标准对比刘德刚，
刘宏友，李庆升
产生过度的弹性变形，但没有给出弹性变形的允许值。３运营载荷试验对比
３．１试验载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４标准中将运营载荷试验分为２部分：
主要运营载荷试验和局部运营载荷试验，主要运营载荷有作用于左右二系悬挂位置的垂向载荷、横向载荷和扭曲载荷。
ＥＮ１３７４９标准中将运营试验载荷也分为２部分：由转向架运行产生的载荷及由安装在构架上的零部件产生的载荷，相当于ＵＩＣ标准中的主要运营载荷和局部运营载荷，其中由转向架运行导致的载荷除ＵＩＣ
５１５—４、ＵＩＣ６１５—４标准规定之外又规定了纵向载荷。ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８标准中规定的试验载荷与欧洲标准完全不同。该标准中直接将载荷分为静态和动态２部分，它们分别产生平均应力和变化应力。所规定的载荷量值和结果评定方式视同于欧洲标准中的运营载荷试验。
３．１．１二系垂向载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准规定的垂向载荷的计算方法是一致的，均为整备状态下车体的重量再加上１．２倍运营状态下乘客及行李的重量分配到二系悬挂位置的重量，此载荷为垂向的静态载荷，垂向载荷还包含准静态和动态载荷，准静态载荷取为垂向静态载荷的α倍，动态载荷取为垂向静载荷的β倍，其中，α、β称为侧滚系数和浮沉系数，并建议在欧洲线路上运营车辆的数值分别为０．１和０．２。
按照此算法，施加在２５Ｔ转向架构架每个侧梁上的垂向静态载荷为：
Ｆｚ＝
４（ｍｖ＋１．２Ｃ２）
×ｇ＝４
（４０＋１０．２）×９．８１＝１２３．１２（ｋＮ）
式中：ｍｖ———整备状态下车体的质量，ｔ
；Ｃ２—
——运营状态下乘客及行李的质量，ｔ。准静态载荷、动态载荷则分别为１２．３１ｋＮ、２４．６２ｋＮ。
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８标准中规定转向架构架承受的垂向静态载荷为车辆静止时的载荷，该载荷包括车体及转向架自重、装载物的重量（对客车来说，取为定员数的１倍～３倍），垂向动载荷取为垂向静态载荷的０．２倍～０．５倍。
按照ＪＩＳ标准的规定，２５Ｔ转向架构架每侧梁垂向静态载荷为（承载量一般取为定员的２倍）
：Ｆｚ＝（ｍｖ＋１．２Ｃ２）
×ｇ＝４（４０＋１７）×９．８１＝１３９．７９（ｋＮ）
垂向动态载荷一般取为静态载荷的０．３倍，即为４１．９４ｋＮ。
可见ＪＩＳ标准与ＵＩＣ、ＥＮ标准给定的垂向载荷值没有大的区别，ＪＩＳ标准关于动态载荷的规定要比欧洲ＵＩＣ、ＥＮ标准简单些。
３．１．２横向载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准规定的横向载荷的计算方法也是一致的，施加在二系悬挂位置和横向止挡的横向载荷为运营状态下每个二系悬挂位置承受重量的１／２加上转向架重量的１／４。
按照上述３个欧洲标准的规定，作用在２５Ｔ转向架构架上的横向载荷为：
Ｆｙ＝２ｚ＋４ｍｂ×ｇ＝２×１２３．１２＋４
×５．５×９．８１＝７５．０５（ｋＮ）
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８标准中规定转向架构架承受的横向动态载荷为每个转向架承受垂向静态载荷的０．２倍～０．４倍。
按照ＪＩＳ标准的规定，作用在２５Ｔ转向架构架上的横向载荷若按垂向静态载荷的０．３倍取值，则为８３．８８ｋＮ。
可以看出，ＵＩＣ、ＥＮ、ＪＩＳ规定的横向载荷值相仿。３．１．３扭转载荷（变形量）ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准规定的扭转变形的计算方法也是一致的，均为模拟转向架通过５‰顺坡率的缓和曲线构架产生的扭转变形。按照ＵＩＣ和ＥＮ标准的规定，根据２５Ｔ转向架构架的扭曲刚度与一系悬挂刚度的比值关系计算得到变形量，但构架的扭转刚度也要经过试验测试或有限元分析得到，本文采用有限元分析的方法得到此变形量，为２．９８ｍｍ。
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８中规定转向架构架的扭转变形为将一车轮抬高１０ｍｍ～１５ｍｍ，显然ＵＩＣ和ＥＮ标准根据固定轴距计算变形量的规定更为合理一些。
按照ＪＩＳ标准之规定，根据构架和一系悬挂的刚度，构架的扭转变形量也为２．９８ｍｍ（车轮抬高量取规定的中值１２．５ｍｍ，２５Ｔ转向架构架的固定轴距为２５００ｍｍ）。３．１．４纵向载荷
ＥＮ１３７４９标准在上述３种主要载荷之外又增加了纵向载荷，此载荷在ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４中作为局部运营载荷，但３个标准中关于此载荷的施加方式和载荷值算法是相同的。纵向载荷模拟转向架运行，同４１·铁道车辆第４９卷第９期２０１１年９月
一轮对上的２个纵向载荷方向相反，构成一个力偶，前后轮对上力偶之矩相反。施加在每个车轮上的载荷值为运营状态下每个二系悬挂位置承受的静载荷与一半的转向架重量之和的１／１０。
按此规定，对２５Ｔ转向架来说，作用在每个车轮上的纵向力为：
Ｆｘ＝１０×（Ｆｚ＋
２ｍｂ×ｇ）＝１０×（１２３．１２＋２×５．５×９．８１）＝１５．０１（ｋＮ）ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８标准中规定转向架构架承受的纵向动态载荷是模拟车体及承载质量的纵向振动，数值为垂向静态载荷的０．２倍～０．４倍。
按照ＪＩＳ标准，２５Ｔ转向架受到的纵向力为（动载系数取０．３
）：Ｆｘ１＝０．３×Ｆｚ＝０．３×１３９．７９＝４１．９４（ｋＮ）ＪＩＳ标准与ＥＮ、ＵＩＣ标准所规定的纵向载荷从模拟机理、载荷作用方式和载荷值上是根本不同的。３．１．５局部载荷
３．１．５．１减振器载荷ＵＩＣ
５１５—４取为减振器卸荷力的１．２倍；ＵＩＣ６１５—４取为减振器卸荷力的１．５倍；ＥＮ１３７４９直接取为减振器卸荷力；ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８认为该载荷由减振器特性决定，没有规定具体算法。３．１．５．２制动载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４规定的制动载荷指制动座受到的载荷，ＵＩＣ
５１５—４取为车辆产生１ｍ／ｓ２
减速度时的载荷，ＵＩＣ
６１５—４取为车辆运用过程中所产生的最大制动力；
ＥＮ
１３７４９规定的制动载荷为制动作用导致的载荷，包括制动座受到的载荷以及纵向的惯性载荷，载荷值取为车辆常用制动时所产生载荷的１．１倍；ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８认为制动产生的载荷由闸瓦压力和摩擦因数的乘积计算得到，同时考虑制动作用导致的纵向载荷。
３．１．５．３抗侧滚扭杆载荷
ＵＩＣ５１５—４和ＵＩＣ６１５—４均规定为模拟车体和转向架之间产生２０ｍｒａｄ时的受力情况；
ＥＮ１３７４９规定根据侧滚系数α进行计算；ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８认为该载荷由抗侧滚装置特性决定，也没有规定具体算法。
３．１．５．４牵引电机等大质量产生的惯性力ＵＩＣ６１５—４规定安装在横梁上的部件为其重量再叠加其重量的０．２倍，安装在轴箱部位的部件为其倍ＥＮ
１３７４９规定安装在转向架中央的部件考虑垂向±１０ｍ／ｓ２的加速度、横向±５ｍ／ｓ
２的加速度，安装在转向架端部的部件考虑垂向±３０ｍ／ｓ２
的加速度、横向±１０ｍ／ｓ
２
的加速度；ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８将垂向振动载荷分为将部件安装在侧梁、
横梁和端梁上３种情况，并分别取为其静重的１倍～２倍、３倍～１０倍和５倍～１０倍，横向和纵向振动导致的载荷不管部件安装在什么位置均分别取为部件静重的２倍～４倍和１倍～３倍。
ＵＩＣ６１５—４的规定不及ＥＮ
１３７４９详细，安装在转向架中央的部件的垂向振动力也小很多，ＪＩＳ标准中规定的载荷值比ＥＮ１３７４９还要大一些，而且考虑纵向的振动惯性力。
３．１．５．５牵引和再生制动产生的载荷
ＥＮ１３７４９规定为正常启动和停止时所产生载荷的１．１倍；ＵＩＣ６１５—４说明了此载荷的施加位置，但没有规定载荷值；
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８将牵引导致的纵向力取为实际轴重的０．２倍～０．４倍，然后根据传动比及驱动系统部件的安装情况来确定驱动系统安装座的载荷。３．２试验工况组合
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ
１３７４９标准中把主要运营载荷的垂向（静态、准静态和动态）、横向和扭转３个载荷按照直线、曲线和缓和曲线的运行情况组合为１３个工况进行试验。ＥＮ１３７４９中还将垂向和纵向载荷进行合成，即在构架二系悬挂位置施加垂向静载荷然后分２次施加向前、向后的纵向载荷。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ
１３７４９标准中把各个局部运营载荷（分正反２个方向）分别同静态的垂向运营载荷相叠加进行试验。
ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８中不进行合成载荷试验，而是将每种载荷单独试验测试所得的应力进行合成。３．３试验结果的评定
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准将主要运营载荷和局部运营载荷的应力测试结果分别进行评价，从主要运营载荷的１３个工况试验测试所得的应力中找出最大值和最小值，绘入Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳极限图中进行评定。
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４允许有少数测点的应力超出疲劳极限图，但超出幅度不大于２０％，这些测点在疲劳试验时要重点监测。在二系悬挂之上的测点的应力超出幅度大于２０％时，要把横向载荷减半重新进。
·
５１转向架构架强度试验标准对比刘德刚，
刘宏友，李庆升
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４规定进行局部运营载荷试验时，
先在构架上施加静态的垂向运营载荷，然后分２个方向分别施加各局部载荷，
这样，对每个局部载荷工况得到３个应力值，
从中得到最大和最小应力。在主要运营载荷试验得到的大的应力区域，局部运营载荷试验得到的应力应当同主要运营载荷试验的应力结果相叠加然后绘入Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳极限图中进行评定；在主要运营载荷试验得到的小的应力区域，局部运营载荷试验得到的应力不必同主要运营载荷试验的应力结果相叠加，而是单独绘入Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳极限图中进行评定。
ＥＮ１３７４９对由轮对摇头运动导致的纵向载荷及构架上安装部件导致载荷的试验过程和评定方法是先在构架上施加静态的垂向运营载荷，然后分２个方向分别施加纵向载荷和各局部载荷，每个局部载荷工况得到３个应力值，从中得到最大和最小应力进行评定，并不与主要运营载荷测试结果进行叠加。
ＵＩＣ、ＥＮ所使用的Ｇｏｏｄｍａｎ疲劳极限图根据材
料强度极限、屈服极限（对母材取１．５倍的安全系数、对焊缝取１．６５倍的安全系数）和对称循环时的疲劳极限（对母材取１．５倍安全系数、对焊接头取７５％存活率值、对角焊接头取９０％存活率值）
来绘制。ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
４２０８把静态载荷作用下的应力作为平均应力（
应力均值），脉动载荷产生的应力峰值的１／２也作为平均应力，代数叠加到静态载荷导致的应力中。各动态载荷产生的应力的平方和的根作为变化应力（应力幅值），脉动载荷产生应力的峰值的１／２作为脉动载荷产生的应力幅值。得到的应力均值和应力幅值绘入Ｈａｉｇ
ｈ疲劳极限图中进行评定。ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８中所用的Ｈａｉｇｈ疲劳极限图，根据材料的强度极限和对称循环时的疲劳极限绘制并用屈服强度（
根据屈服强度得到的许用应力）进行修正，标准中给出了２种材料的疲劳极限和焊接部位的疲劳极限。
４疲劳试验
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ
１３７４９标准中规定对构架进行疲劳试验，而ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８中没有关于疲劳试验的要求，这是欧洲标准与日本标准的最大区别。４．１试验载荷
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中规定的疲劳试验载荷包括：作用在二系悬挂上的垂向载荷；横向载荷；模拟线路扭曲的扭转位移。
垂载静态、和部分组成，其中疲劳试验第１阶段的载荷值如下：静态载荷为模拟运营试验的静态载荷；
准静态载荷为模拟运营试验的静态载荷与侧滚系数的乘积；动态载荷为模拟运营试验的静态载荷与浮沉系数的乘积。
横向载荷由准静态和动态２部分组成：准静态载荷为模拟运营试验的横向载荷的１／２；动态载荷为模拟运营试验的横向载荷的１／２。
扭转位移为模拟５‰线路扭曲导致的变形量。第２、第３阶段疲劳试验时，保持静载荷不变，准静态和动态载荷分别变为第１阶段的１．２倍和１．４倍。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４标准中规定，如果在静态试验时扭转变形导致构架上很小区域的应力，而且这些垂向和横向载荷没有在这些区域引起大的应力，则疲劳试验的第１阶段可不进行扭转加载。
ＵＩＣ６１５—４标准中又规定，如果静态试验表明扭转变形导致的应力与垂向和横向载荷导致的应力发生在不同的区域，则扭转加载可以独立于垂向和横向载荷之外进行单独试验。
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４标准中均规定疲劳试验模拟左曲线或者右曲线的动态循环次数为２０次，如果所运行的线路包含更多的曲线，则动态循环次数为１０次或者更少。ＥＮ１３７４９中规定的动态载荷在１０次～２０次之间变化。
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４和ＥＮ１３７４９标准中均给出了垂向和横向加载的波形，而没有给出扭转的加载波形。４．２评定标准
ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４标准中均规定在试验进行到４００万次，第１、第２阶段结束时，使用无损探伤的方式检查构架，不应发现裂纹。疲劳试验完成第３阶段允许产生在运用中不需要修复的小裂纹。ＥＮ１３７４９的疲劳试验合格标准与ＵＩＣ
５１５—４、ＵＩＣ６１５—４基本相同，只是没有规定４００万次进行探伤。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ
６１５—４规定对二系悬挂之上部件的裂纹不必考虑，而ＥＮ
１３７４９没有这个规定。５小结及建议
综上所述，几个标准的主要差异点总结如下：（１）ＥＮ
１３７４９标准同时适用于有动力和无动力的转向架，ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４分别适用于无动力和有动力的转向架，这３个标准规定对构架既进行静强度试验又进行疲劳试验，其中静强度试验既有静态强度的评定要求，又有疲劳强度的评定要求；而ＪＩＳ标准只规定进行相当于模拟运营载荷的静强度试验。
（２）、Ｉ６１６１·铁道车辆第４９卷第９期２０１１年９月
刘宏友，李庆升转向架构架强度试验标准对比刘德刚，超常载荷试验时载荷工况如何组合；而ＥＮ１３７４９标准中对工况的组合情况有较详细的说明。）Ｕ（３ＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４及ＥＮ１３７４９标准中关于模拟运营试验主要载荷（垂向载荷、横向载荷
和斜对称变形量）的算法是相同的，但ＥＮ１３７４９标准在上述３种主要载荷之外又增加了纵向载荷，此载荷在ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４中作为局部运营载荷。（）４ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８中规定的试验载荷与欧洲标准完全不同，该标准中直接将载荷分为静态和它们分别产生平均应力和变化应力。Ｊ动态２部分，ＩＳ标准在构架的扭曲变形方面的规定不及ＵＩＣ、ＥＮ标准合理。）（５ＪＩＳ标准与ＥＮ、ＵＩＣ标准所规定的纵向载荷从模拟机理、载荷作用方式和载荷值上是根本不同的。）Ｕ（６ＩＣ和ＥＮ标准关于模拟运营载荷试验工况合成的规定相差不大，ＥＮ１３７４９中还将垂向和纵向载荷进行合成，即在构架二系悬挂位置施加垂向静载荷，然后分２次分别施加向前、向后的纵向载荷；ＪＩＳ标准将每个载荷单独进行试验，再将测试得到的应力进行合成。（）７ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ４２０８中没有疲劳试验的规—、—、定；ＵＩＣ６１５４ＵＩＣ５１５４ＥＮ１３７４９中关于疲劳试验的规定基本相同，ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ６１５—４规定了在某些情况下扭曲加载的简化方案。通过上述标准对比，对国内的转向架构架强度试验提出几点建议：（）相对于Ｕ１ＩＣ、ＥＮ标准来说，ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ而且进行静强度试验时，４２０８标准不进行疲劳试验，檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝不进行合成载荷工况的试验，直接区分出应力的均值而不必从大量的合成工况的测试结果中寻找和幅值，最小应力，大大简化了试验过程和数据处理过最大、程。由于我国铁道车辆转向架设计生产厂家较多，各家的焊接及其他生产工艺不尽相同，对焊接工艺对构架疲劳的影响也没有进行过系统的研究，所以建议我国的转向架零部件的强度试验参照欧洲标准进行。（）Ｅ２Ｎ标准对超常载荷静强度试验的规定比由于构架的破ＵＩＣ标准多出了纵向载荷及局部载荷，所以超常载荷的试验载荷不必像坏主要是疲劳破坏，模拟运营载荷那样多，只要能包括几个大的主要载荷就可以了，如垂向载荷、横向载荷、斜对称载荷、冲击导致的纵向载荷，对有动力的转向架应进行电机座和齿轮箱座的超常载
荷试验，而对诸如制动器座、减振器座至于载荷工况的合成则可的试验则必要性就小得多，参照ＥＮ标准的规定。（）Ｕ３ＩＣ、ＥＮ标准规定的疲劳试验中没有包括由实际上该载荷对一轮对的摇头作用导致的纵向载荷，系转臂定位座的应力有较大影响，而且与横向和垂向对构架的疲劳强度影响较大，建载荷会产生叠加作用，议疲劳试验增加模拟轮对摇头作用的纵向载荷一项。（）因为构架的变形量往往不好测量，测量结果４易被误差所掩盖，所以静载荷试验的评价标准按应力来评价，而不要考虑构架的变形。（）静强度试验时往往布置一些应变花，测试得５建议到的主应力方向在不同的工况组合下是变化的，增加多轴疲劳损伤的评价。（编辑：田玉坤）檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵檵殝《铁道车辆》稿约１来稿要求和注意事项（）来稿请写明作者姓名、性别、民族、籍贯、出生年、职务、职１、称、单位（具体到部门）电话和详细通讯地址，以便联系。（）文稿应力求主题清楚，论点明确，逻辑严谨，数字准确，文２字简练通顺。文稿不得涉及保密内容。超过３０００字的文稿请附摘要及关键词。如系基金资助项目或部级科技发展计划项目请注明名称和项目编号。）文稿应提供打印稿和电子文档（（要求为Ｗ可发３ｏｒｄ文件，。计量请用法定计量单位。外文（电子邮件）含上下标）需注明文种、大小写和正斜体。（）文稿应附参考文献。４［期刊］序号作者姓名（不超过３人者全部写出，超过者只写）：前３名，后加“ 等” 文题．刊名，年，卷（期）起止页．．［书籍］序号作者姓名（不超过３人者全部写出，超过者只写）前３名，后加“ 等” 书名．版次．出版地：出版单位，出版年．起止页．．报告］序号出版单位．报告名称．出版年．［［学位论文］序号作者姓名．论文题名．出版地：出版单位，出版年．２
来稿处理（）来稿收到后，本部即发到稿通知单或网上回复。３个月后１。编辑部对所有未见处理意见者，可自行处理（双方另有约者除外）删节或摘要发表。来稿一般不来稿及退修稿有权做文字性修改、退。来稿
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机车转向架构架强度的有限元分析 作者：郁炜江海兵 构架是机车转向架最关键的零部件之一，也是转向架其它各零部件的安装基础，在机车的牵引运行中起传递牵引力、制动力、横向力及垂向力的作用，因此，机车转向架构架的可靠性对机车的性能和安全性有重大影响。传统的转向架构架强度的可靠性评价大多通过物理样机的某些试验，再通过金属探伤、磁电探伤等方法来检验…，成本高，开发周期长。所以，使用有限元的理论对转向架构架建模，并利用有限元分析软件对其进行应力分析和强度计算来确保机车转向架构架的可靠性有重大意义，本文在此进行了尝试。 目前，国外几家著名的公司研制的有限元分析软件如MSC、ANSYS、I-DEARS等在国内许多设计中得到了较为广泛的应用。MsC公司提供的有限元软件在有限元建模、结构分析(静态、瞬态动力学)、热、电磁场、流体问题等及其耦合问题、接触、强非线性、碰撞等方面都有独到的处理方法，本文详细介绍了其中的前后处理软件MSC／PATRAN和结构分析软件MSC／NASTRAN在机车转向架构架强度计算与分析中的应用。 1 有限元强度计算模型的建立 机车转向架构架一般为箱型梁结构，有限元计算模型可以采用薄板单元按照设计图纸上的实际尺寸建模，并根据构架各部分是否承受载荷确定网格的疏密程度，在MSC／PATRAN 软件中生成有限元计算网格模型。文中选择一例已通过物理样机测试实验、强度合格的机车转向架构架进行分析。它是由两根侧梁、一根横梁和两根端梁组焊成的"日"字形结构，整个构架计算模型共有20 225个薄板单元和27 848个节点，如图1。
2有限元强度计算的载荷和边界条件 在机车转向架构架的有限元计算分析过程中，施加约束和载荷的原则是在构架主动施力处施加载荷，被动受力处施加约束： 机车运行时，作用在构架上的载荷可以归纳为静载和动载两大类。静载荷在运行过程中具有确定不变的数值和方向，包括机车上部重量、转向架自重以及安装在转向架上各种装置的重量、电传动内燃机车与电力机车的牵引电机的重量、液力传动内燃机车的中问齿轮箱重量等；动载荷是在运行过程中方向和大小都随时间变化的载荷，包括由于车体振动产生的附加垂向动载荷、机车牵引运行时作用在构架上的纵向力、机车通过曲线时作用在构架上的侧向力、牵引电机作用于构架的振动载荷以及工作时的反扭矩或电阻制动反扭矩、齿轮箱工作时的反扭矩、制动力、由于线路及其它原因使构架产生的扭曲力等。机车转向架载荷的大小和方向根据具体的设计要求和实际情况确定。本文研究对象的计算载荷值如表1所示。
第５期（总第１７４期） ２０１２年１０月机械工程与自动化 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＆ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＮｏ．５ Ｏｃｔ． 文章编号：１６７２－６４１３（２０１２）０５－００２４－０ ３某型地铁车辆转向架构架强度及模态分析 杜子学，徐道雷，刘建勋 （重庆交通大学，重庆 ４０００７４ ）摘要：通过ＣＡＴＩＡ软件建立某型地铁车辆转向架构架的三维实体模型，采用ＨｙｐｅｒＷｏｒｋｓ建立了该型地铁转向架构架结构强度分析的有限元模型，参照铁路相关标准，计算得到其强度分析应力结果，验证了该构架结构设计的合理性。通过模态分析，获得该构架的各阶模态频率及模态振型，为构架的动态特性设计提供参考。关键词：构架；强度分析；模态分析；转向架中图分类号：Ｕ２６０．３３１ 文献标识码：Ａ 收稿日期：２０１２－０３－１３；修回日期：２０１２－０５－２ ５作者简介：杜子学（１９６２－） ，男，河北邯郸人，教授，博士，研究方向为现代车辆设计方法与理论、载运工具运行品质、交通安全。０ 引言 地铁转向架是地铁车辆的重要组成部件，是支承车体并负担车辆沿着轨道走行的支承走行装置，其结构是否合理直接影响车辆的运行品质、动力性能和行车安全。地铁转向架构架在运动过程中不但要承受车体传递的载荷、 牵引电机部分载荷，而且需要传递牵引力、车钩冲击力、制动力和车辆通过曲线时的横向载荷 等各种垂向、纵向、横向力［１］ 。因此，其结构安全是转 向架结构强度设计的首要目标。 １ 地铁车辆转向架构架结构强度分析 １．１ 构架结构分析有限元建模 本文研究的地铁车辆转向架属于无摇枕转向架，具有结构简单、零部件少、重量轻、噪声低、维修工作量少等优点。该转向架主要由构架、轮对轴箱装置、轴箱定位装置、二系悬挂及牵引装置、空气弹簧、横向油压减震器和横向橡胶缓冲止挡、基础制动装置以及传动装置等组成。其构架主要由侧梁、横梁、纵梁、托板、弹簧支座等组成，构架的主要连接形式为焊接。该转向架构架三维建模采用ＣＡＴＩＡ软件完成，如图１所示。将几何模型转换为ｉｇ ｅｓ格式后导入有限元软件Ｈｙｐ ｅｒｍｅｓｈ中进行前处理，经过修补缺失的几何信息及几何简化后，对各焊接薄板抽取中面，划分二维壳单元网格，各支座采用六面体网格模拟。构架材料为１６ ＭｎＲ，其弹性模量Ｅ＝２．０９×１０５ ＭＰａ，密度ρ＝７．９× １０３ ｋｇ ／ｍ３，泊松比ｖ＝０．２８，屈服极限为３９６ＭＰａ，强度极限为５６６ＭＰａ，许用应力为３４５ＭＰａ 。边界条件的正确与否对有限元计算结果影响重 大。在空气弹簧座处施加弹性边界元约束，而与六面 体单元相连接的是板壳单元，两者自由度不同，所以约 束这８个支座Ｘ、Ｙ、Ｚ平动方向的三个自由度［２］ 。构架有限元分析模型如图２所示。 图１ 构架三维模型 图２ 构架有限元分析模型 构架所受载荷计算参照ＴＢ１３３５－１９９６《 铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》 。该型地铁转向架构架载荷计算参数见表１。 表１ 构架载荷计算参数 垂向静载荷Ｐｓ包括自重、载重和整车重量，Ｐｓ＝ ３４２ｋＮ。垂向动载荷Ｐｄ由垂向静载荷乘以垂向动载
模具結構強度分析方法 當我們在進行模具設計時,首先進行的動作便是結構確定.模具結構的合理性,對模具的承載能力有很大的影響,不合理的結構可能引起嚴重的應力集中或過高的工作溫度,從而惡化模具的工作條件,降低模具壽命,造成生產成本增加. 為確定合理的模具結構,以下幾點我們必須要有一些初步的了解: 一模具的失效形式及原因: 在正常情況下,模具的失效主要過程為:損傷--->局部失效--->失效 模具損傷的基本形式有五種:塑性變形,磨損,疲勞,冷熱疲勞(主要出現在熱作模具),斷裂及開裂. 1沖壓模具的結構對損傷過程的影響: 1>模具的沖裁間隙是一個重要的結構參數,對模具刃口的應力水平以及 其磨損速度有很大的影響. (1)沖裁間隙過小在沖頭的刃口和凹模刃口處易產生裂紋.此時,被 沖下的材料外形大于凹模刃口的內徑,板料上沖孔的直徑小于沖 頭的直徑.當進行沖壓工作時沖頭和凹模刃口的側面將受到劇烈 的磨擦,使磨損加劇. (2)沖裁間隙過大間隙過大時,板料變形量增大,使刃口和板料的接 觸面積減少,刃口端面的壓應力急劇增大,加速了刃口的塑性變形 (鈍化). 2>模具鋼的力學性能指標及治金質量對模具的失效形式及壽命有很大的 影響. 3>模具的熱處理是非常重要的工序,模具要通過此工序賦予其所需要的 性能,才能保障模具的壽命. 二模具結構強度分析方法: 模具結構強度分析方法到目前為止還未有統一的標準,大體上依據: (1)應力分析(塑性變形抗力,斷裂抗力,疲勞抗力,耐磨性,韌性 或沖擊韌度ak), (2)材料在復雜應力狀態下的強度分析(例如建立有限元模型, 利用速度和加速度傳感器進行模擬分析), (3)材料疲勞的工程分析; (4)工程斷裂分析; 不同的試驗研究單位有各自的試驗方法,由於試驗方法不同,結果也不相同.並且此類方法也不適應目前的模具結構強度分析, 此類試驗研究尚停留在材料或模型分析過程,無法適應現在的模具設計進度要求.但是此類的研究對設計人員預防模具早期失效有很大的幫助,對提高模具的承載能力有極大的潛力. 三模具局部結構強度改善 模具工作部份的幾何形狀,決定于沖壓產品的外形,模具非工作部份的幾何形
. 一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的 滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和 线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是 车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置
. 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂 4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向）
2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别： 橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑
铁路运输的转向架构架应力 Rusu-Casandra Aurelia Liliana*, Baciu Florin, Iliescu Nicolae, Atanasiu Costica 期刊Procedia Engineering100 ( 2015 ) 482 – 487 第二十五届DAAAM智能制造与自动化国际学术研讨会，DAAAM 2014年 布加勒斯特理工大学，Splaiul Independentei 313号，布加勒斯特，部门6060042，罗 马尼亚 摘要：本文对工厂中用于运输的典型铸铁转向架构架在加载相应常见的工作操作下产生的应力和应变的分布情况进行了研究对比。使用三维有限元方法进行数值分析的结果和使用应变仪技术的实验研究结果进行了比较。计算和实测得到了相同的结果并且准确的测算出了构架的最大应力区。知道了最危险的应力集中区后对其进行新的优化设计工艺使其在加速是不会变的不安全从而来确保铁路运输的安全。 关键词:转向架;应力分析;有限元方法;实验技术;设计优化 1 引言 铁路行业和火车制造商的主要目标是交通安全、运输经济和铁路运输能力。如今,现代技术和它的新特性导致了不断的提高设计和施工车辆的车身结构。铁路行业遇到的新阶段发展:改进运行服务安全、轻质结构,保证最大装载量,减少产品设计周期和在同一时间降低建设、维护和修理的成本。大部分的铁路车辆研究关注铁路机车的关键结构部件的完整设计过程，如转向架帧、车轴、车轮和其他组件,其中包括设计过程、评估方法,验证和制造质量要求[1]。 列车转向架是铁路车辆的一个主要组成部分，转向架是轨道车辆结构中最为重要的部件之一，转向架支撑车体、承受并传递从车体至车轮之间或从轮轨至车体之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配，在支撑车身静载荷中扮演着一个重要的角色,转向架能使车辆灵活地沿直线线路运行及顺利地通过曲线，保证车辆安全运行。而且转向架还具有支撑轮对、车轴、制动装置和悬架装置的功能，转向架的结构要便于弹簧减振装置的安装，使之具有良好的减振特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小动应力，提高车辆运行平稳性和安全性。保证机车车辆在轨道上安全平稳地运行。在设计车辆结构过程的早期阶段由于转向架的设计需要频繁的变化结构，因此在预测过重负载情况下的转向架的运转状态中有效的模拟方法是不可缺少的条件[ 2，3 ]。 推广到我们的工作[ 4 ]，在本文中介绍了一个用于运输的典型的铁路客车液态铸铁转向架构架的研究方法。铁路车辆由车体和位于车辆两端的两个转向架组成，其中有四个车轴用于支撑罐体和模块化钢梁。新采用的设计方案所设计的转向架构架是用数值分析与有限元方法分析的，并且用应变片进行测量得到实际数据用于与有限元方法得到的数据进行对比。通过对得到的应变和应力分布结果的比较，认为得到的实验数据和结果是
转向架构架疲劳计算方法分析 1112A.Cera ,G.Mancini ,V.Leonardi ,L.Bertini Trenitalia S.p.A, Florence,1Italy ; Pisa University - Mech. Engng. Dept., Pisa,2 Italy 摘要 本文主要进行了转向架构架强度评定的关键分析，尤其着重于焊接节点。特别分析了针对不同焊接节点的疲劳分析技术。疲劳分析技术中包含的两种方法（疲劳极限和Goodman 曲线）是由欧洲标准EN 13749提出的。通过分析，我们可以知晓方法的准确性和可行性，从而选择最合适的转向架构架分析方法。通过成熟的商业有限元软件（ANSYS ）,我们可以对挑选的标准的可靠性和安全性进行严格地比较。本文研究调查了疲劳分析方法，关注了其中有限元方法的使用。 一、引言 欧洲标准EN 13749，作为欧洲标准化进程的产物，于2005年4月由欧洲标准委员会CEN 提出。规范制定的目的在于定义完整的转向架设计过程。其中包括设计步骤、评定方法、验证以及加工质量要求。 EN 13749编撰了静态和疲劳下载荷的假设和计算。同时标准也定义了转向架构架静态和疲劳阻抗的测试方法。在转向架的章节中，标准针对疲劳预测特别定义了一系列的载荷工况和作用在构架上的不同类型的力。 随着新的数值计算方法的发展（有限元方法），疲劳完整性评估已经发展到较高的水平，尤其是在精确度和细节仿真方面。 即使在近期有了更新，标准仍未解决和定义某些重要部分。仍需要研究的问题主要有两点。首先缺少用于焊接节点的有限元仿真和疲劳评定方法。其次尚未定义多轴应力状态下（特别在铁路应用）疲劳强度评估的标准计算方法。 由于上述未解决的问题，同样的转向架设计用不同的疲劳分析方法可能得到不一样的结果。 从2006年起，意大利铁路（意大利国有铁路运营商）的工程部门和比萨大学机械工程部展开了关于转向架疲劳行为的公共研究项目。项目旨在通过使用有限元仿真建立经证实的、适用于疲劳完整性评估的方法。 在疲劳强度分析技术中，主要采用如下的选择和核对方法：
文章编号：１００２－７６０２（２０１１）０９－００１２－ ０６转向架构架强度试验标准对比 刘德刚１，刘宏友２，李庆升１ （１．南车青岛四方机车车辆股份有限公司国家工程实验室，山东青岛２６６１１１； ２．青岛四方车辆研究所有限公司技术研究部，山东青岛２６６０３１ ）摘要：从试验内容、试验载荷、试验工况组合和试验结果评定等方面对比了ＵＩＣ、ＥＮ和ＪＩＳ关于转向架构架强度试验的标准， 并针对我国进行转向架构架强度试验给出了一些建议。关键词：构架；静强度试验；疲劳试验；ＵＩＣ５１５；ＵＩＣ６１５；ＥＮ １３７４９；对比中图分类号：Ｕ２７０．３３１＋ ．８文献标识码：Ｂ 转向架构架是车辆系统上一个至关重要的承载部 件，疲劳破坏是其主要的失效形式，抗疲劳强度设计是转向架的设计重点。针对构架的静强度和疲劳强度，国外高速铁路发达国家有设计规范和试验规范，用以指导构架的设计和生产，保障其强度特别是疲劳强度的可靠性。 我国铁路经过６次大规模提速，车辆运行速度有了大规模的提高，转向架构架承受的动态载荷越来越剧烈， 其疲劳可靠性是摆在每位从事铁道车辆疲劳强度研究人员面前的一个重要课题。作为其疲劳强度研究的一个重要方面，本文将对国外高速铁路发达国家的试验标准进行对比研究。这些标准包括：
ＵＩＣ ５１５—４—１９９３《铁路客车—拖车转向架—传动齿轮转向架构架结构强度试验》（以下称ＵＩＣ５１５—４）；ＵＩＣ ６１５—４—２００３《动力单元—转向架和走行装置—转向架构架的结构强度试验》（以下称ＵＩＣ６１５—４）；ＥＮ １３７４９—２００５《铁路应用—转向架结构要求的规定方法》（以下称ＥＮ１３７４９）；ＪＩＳＥ ４２０７—２００４《铁路车辆—转向架—转向架构架设计通则》（以下称ＪＩＳＥ４２０７）；ＪＩＳＥ ４２０８—２００４《铁路车辆—转向架—载荷试验方法》（以下称ＪＩＳＥ４２０８）。ＵＩＣ５１５—４、ＵＩＣ ６１５—４均是单一叙述转向架构架静强度和疲劳强度试验的标准，其中，ＵＩＣ５１５—４针对无动力转向架，而ＵＩＣ ６１５—４针对有动力的机车和动车转向架。 ＥＮ １３７４９是关于转向架构架强度设计、计算、试验和生产制造的标准，在其附录Ｃ、Ｄ中叙述了试验载荷计算方法，附录Ｆ叙述了静强度试验方法，附录Ｇ 收稿日期：２０１１－０２－ ２１－，男。叙述了疲劳试验方法。该标准根据用途和特点将转向架划分为７种类型，其中类型Ｂ—Ｉ和Ｂ—ＩＩ转向架的试验方法适用于客车、动车和拖车，本文的对比也是基于这２类转向架。 ＪＩＳＥ４２０７、ＪＩＳＥ
2006年用户年会论文 转向架构架技术设计强度计算分析 张开林 肖守纳 [西南交通大学机车车辆研究所] 转向架构架的强度计算依据UIC 515VE 标准，并参照《高速试验列车技术条件》有关规范进行的。 1. 构架计算模型： 构架结构为中间加横梁的柜形结构，由两根侧梁、横梁、牵引横梁及前后端梁组成，构架结构示意图见图1。 构架的强度计算采用ANSYS 5.31软件完成。针对构架结构特点对构架计算模型均采用板单元进行离散。构架有限元分析计算模型的节点数为22921个，单元总数24845个，计算模型质量为3414.5kg，构架结构模型离散图见图2。 2. 计算载荷及计算工况 2.1构架基本载荷 垂向静载荷 (1) 其中：Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） Mc－动力车总质量（t） Mb－转向架质量（t） (2) 其中： －左侧电机座垂向静载荷（kN） －电机质量（t） 模拟营运横向载荷 (3) 其中：Fy－构架模拟营运横向载荷（kN） Fz－构架一侧垂向静载荷（kN） 最大可能横向载荷 (4) g m m F b c z )2(4 1 ?= g m F d z 10 7' =)5.0(5.0g m F F b z y ?+=) 1210(0.2max g m F c y +='z F d m
2006年用户年会论文 其中：Fymax－构架最大可能横向载荷（kN） 模拟运营纵向载荷 机车以250km/h 的速度运行时的牵引力。 模拟纵向冲击载荷 （KN） (5) 由基本参数计算各载荷值如下： 2.2构架载荷组合工况 根据上述基本载荷对构架的计算工况进行组合，其组合工况见表一。 对于作用在侧梁上的垂直÷向载荷按面力考虑； 对于作用在电机座上的垂向载荷按面力考虑； 对于纵向载荷，按线载荷作用于相应的位置； b s m g F ?=3KN F KN F KN F KN F KN F KN F s y x y y z 0.721,5.120,5.746.245,2.169,3.218max max ======
一、转向架的作用及组成 作用： 1.采用转向架是为了增加车辆载重，长度，容积，提高运行速度，满足铁路运输发展。 2.在正常运行条件下，车体能可靠的坐落在转向架上，通过轴承装置是车轮沿钢轨的滚动转化为车体沿轨道线路运行的平动。 3.支承车体，承受并传递从车体至轮对之间的各种载荷及作用力，并使轴重均匀分配。 4.保证车辆运行安全，灵活的沿直线线路运行和顺利通过曲线。 5.转向架结构要便于弹簧减震装置的安装，使之具有良好的减震特性，以缓和车辆和线路之间的相互作用，减小振动和冲击，减小应力，提高车辆运行平稳性和安全性。 6.充分利用轮轨之间的黏着，传递牵引力和制动力，放大制动缸所产生的制动力，是车辆具有良好的制动效果。 7.转向架为车辆一个独立部件，便于转向架的拆装，单独制造和检修。 组成 1、轮对轴箱装置 2、弹性悬挂装置（两系悬挂，弹簧减振装置） 3、构架 4、基础制动装置 5、转向架支撑车体的装置 6、牵引电机与齿轮变速传动装置 二、转向架的分类 1.轴数与类型 按轴数分为二轴、三轴、多轴转向架 按轴型分B、C、D、E型轴转向架 2.轴箱定位方式：约束轮对于构架之间相对运动的机构，称轴箱定位装置 形式有：①固定定位 ②导框式定位 ③摩擦导框式定位 ④油导桶式定位 ⑤拉板式定位 ⑥拉杆式定位 ⑦转臂式定位 ⑧橡胶弹簧定位 3、按弹簧悬挂装置分类 一系弹簧悬挂：车体主轮对之间，只设有一条弹簧减振装置 二系悬挂
4、对心盘集中承载的转向架，根据摇枕悬挂装置中的弹簧的横向跨距的不同，悬挂形式分为： 1.内侧悬挂：弹长度<车长度（横向） 2.外侧悬挂：> 3.中心悬挂：= 中央弹簧横向跨距大小，对于车体在弹簧上的稳定性效果显著，增加其跨距可以增加车体倾覆的复原力矩，提高车体在弹簧上的稳定性，各种型号转向架的主要区别：橡胶弹簧定位：南京地铁使用 转臂式定位：广州地铁 四、按垂向载荷的分类方式 （一）车体与转向架之间的载荷传递 1．心盘集中承载 2.非心盘集中承载 3.心盘部分承载 （二）转向架中央悬挂装置的载荷传递 1.具有摇动台装置的转向架（缓解横向振动） 2.无摇动台装置的转向架（内有空气弹簧，符合轻量化要求） （三）构架与轴箱之间的载荷传递 1、转向架侧架直接置于轴向轮对上，无轴箱弹簧装置 2、支悬于均衡弹簧之上 3、由轴箱顶部弹簧支撑 三．轮对 轮对组成及基本要求 1.轮对：一根车轴，两个车轮组成，轮轴接合采用过盈配合，保证车轮、车轴 无任何松动。 2.对车轴轮对的要求：①足够的强度②弹性③阻力小，耐磨性好④直线，曲线 运行，抵抗脱轨的安全性。 车轴 1车轴各部分名称及作用 车轴绝大多数是圆截面实心轴，高铁是圆截面空心轴，车轴为全锻压成形a．轴颈（安装轴承，精加工） b．轮座（装车轮） c．防尘板座（防止灰尘进入轴箱，防止轴箱油脂甩出油箱 d．轴身 e．制动盘座（盘形制动） 2车轴材质及要求 ①质碳素钢加热
第三节结构与稳定性 一、新课内容： 结构的稳定性是指结构在负载的作用下，维持原有平衡状态的能力。 台风过后，部分结构却完好无损，这又说明，有的结构稳定，有的结构不稳定。 想一想： 结构的稳定性与什么因素有关？ 填表说明下表中的物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因。（P012） （一）影响结构稳定性的主要因素： [实验探究1]： 学生拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。 同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。 因素一：支撑面积的大小 1. 稳定性与支撑面积的大小有关
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。 A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座。 [引导学生得出结论]：结构的底座，结构与地面接触所形成的 B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？ 生：思考回答 师：大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。 C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？ 生：思考回答 师：这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。从而引导学生得出结论：结构的稳定性与支撑面积大小有关。 注意：支撑面≠接触面。（接触面是物体与地面接触形成的面。支撑面是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。）
[实验探究2]：显示落地扇的图片 师：落地扇为什么不易倾倒？ 生：思考回答 师：落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。 因素二：重心位置 2．结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低，越稳定。 A.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？ 师：研究不倒翁的结构，发现不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不在是不倒翁了。 [引导学生得出结论]：重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理。 C.屏幕显示比萨斜塔的图片，比萨斜塔为什么不倒塌？（简单介绍比萨斜塔。） 通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。 [引导学生得出结论]：结构的稳定性与重心位置有关。
转向架结构原理及基本部件 1.转向架的作用 采用转向架可增加车辆的载重、长度和容积 转向架相对车体可自由回转，使较长的车辆能自由通过小半径曲线，减少运行阻力与噪声，提高运行速度 安装了弹簧减振装置，保证车辆具有良好的动力性能和运行品质 支承车体，承受并传递从车体至轮轨的各种载荷及作用力，使各轴重均匀分配 安装了制动装置，传递制动力，满足运行安全要求 安装了牵引电机及减速装置，提供动力，驱动轮对(或车轮)，使车辆沿着轨道运行 转向架为车辆的一个独立部件，便于转向架的互换和制造、维修 2.转向架的组成及功能 轮对轴箱装置 弹簧悬挂装置 构架或侧架 基础制动装置 电机及齿轮箱装置 附件---传感器、撒砂装置、空气管路等 轮缘润滑装置 2.1轮对轴箱装置 轮对分为动力轮对和非动力轮对，动力轮对组成包括：车轮、车轴、轴箱组成、齿轮箱和牵引电机；非动力轮对包括：车轮、车轴、轴箱组成及动车驱动装置。 其作用： 轮对：引导车辆沿钢轨的运动，传递车辆的重量外，以及轮轨之间的各种作用力 轴箱与轴承装置：联系构架和轮对的活动关节，使轮对的滚动转化为车体沿着轨道的平动 2.2弹性悬挂装置
减少线路不平顺和轮对运动对车体各种动态影响 2.2.1轴箱悬挂装置（也称一系悬挂装置）－在轮对与构架之间 由三个主要零部件组成：二个圆锥形弹性橡胶弹簧单元及一个基座型轴箱。一系悬挂有三个主要功能： 1.保护转向架及车辆以防从轨道上传递过多的振动荷载 2.保护车辆在指定的轨道状况下操作时不会出轨 3.达到良好的曲线性能，同时保证转向架在整个工作速度范围内的动态稳定 性。 弹簧单元安装在轴箱上，一系悬挂的纵向及横向运动由弹簧单元高径向刚度控制。起吊止挡和缓冲挡相结合限制轮对垂向偏转。橡胶弹簧具有一定的减振性能，因此不需要安装一系垂向减振器。 2.2.1 中央悬挂装置（也称二系悬挂装置）－构架与车体(摇枕)之间 二系悬挂装置由空气弹簧、高度阀及减振器等零部件组成。 二系悬挂的作用： 1.保证乘客及车体的乘坐舒适度良好 2.保证车辆轮廓在指定的、所有车辆的动态状况下保持不变。 2.3构架或侧架 转向架的基础，把转向架各零、部件组成一个整体 承受、传递各作用力及载荷 满足各零、部件的结构形状及组装的要求 2.4基础制动装置 包括带停放制动缸、手柄、闸线。 传递和放大制动缸的制动力，使闸瓦与轮对之间产生的转向架的内摩擦力转换为轮轨之间的外摩擦力(即制动力)
Bogie frame design in consideration of fatigue strength and weight reduction B H Parkand K Y Lee School of Mechanical Engineering,Yonsei University,Seoul,Republic of Korea The manuscript was received on 8 April 2005 and was accepted after revision for publication on 25 November 2005. DOI: 10.1243/09544097F01405 Abstract: In the development of a bogie, the fatigue strength of a bogie frame is an important design criterion. In addition, weight reduction is required in order to save energy and material .In this study, the fatigue analysis of a bogie frame by using the finite-element method is performed for various loading conditions according to the UIC standards and it is attempted to minimize the weight of the bogie frame by artificial neural network and genetic algorithm. Keywords: bogie, strength, fatigue analysis, neural network, optimization. 1 INTRODUCTION A bogie in a train is a very important structural component loaded by various forces in the rail way vehicle motion. The motion of a railway vehicle is affect by the geometry of the track, the interaction between wheels and rails, the suspension, and the inertias of component part s. In the meantime, the weight of a bogie structure should be as light as possible at higher running speed. Therefore, the strength of the bogie should be carefully calculated and analysed by the international standards such as UIC [1] and JIS [2], in order to obtain a reasonable design scheme. In the past design process, the steps of many experiments, field tests, and prototypes to improve and obtain a reasonable design required much time and high costs. In the computer-aided engineering (CAE) product design step, however,the practical use of finite- element (FE) analysis can reduce the costs and time. The FE analysis of the bogie frame was studied several times [3,4]. In addition, the bogie has a large proportion of the total weight of a vehicle. Savings of energy and material are currently design drivers towards lightweight vehicle constructions. In
动车转向架构架疲劳强度分析 发表时间：2018-05-16T16:48:49.663Z 来源：《基层建设》2018年第3期作者：刘明伟刘永杰孙进发 [导读] 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：随着动车工程的不断进步与发展，研究动车转向架构架疲劳强度极为关键。本文首先对相关内容做了概述，分析了构架结构和制造过程中的相关工艺，在探讨质量控制模式构建的基础上，结合相关实践经验，分别从构架制作等多个角度与方面就构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法做了深入研究，望对相关工作的开展有所裨益。 关键词：动车转向架；构架；疲劳强度；分析 1前言 随着动车转向架应用条件的不断变化，对其构架疲劳强度分析提出了新的要求，因此有必要对其相关课题展开深入研究与探讨，以期用以指导相关工作的开展与实践，并取得理想效果。基于此，本文从介绍架构制造相关内容着手本课题的研究。 2构架结构和制造过程中的相关工艺探究 2.1以地铁车辆为代表的“结合型”构架 2.1.1结构特点 （1）H型结构，横梁和侧梁大件组合。（2）侧梁为U型结构。（3）轴箱弹簧座为8处阶梯平面结构，通过一系橡胶弹簧与轮对轴箱组成联接。（4）横梁结构复杂，连接转向架其他系统。 2.1.2工艺特点 结合对地铁车辆结构特点的分析，可以进一步归纳出其工艺特点，分为三个部分：一是工序具有一定的分散性。针对较为关键的位置还需要对其进行整体加工；二是要实施“一面两销”定位统一工艺基准；三是对三坐标进行全尺寸检测。 2.1.3工艺流程 首先，需要做的就是实施一次划线；其次，进行正反实施精加工；然后对其他相关一系列的工序进行有效实施；最后，才能实施全尺寸检测。 2.2以动车组为代表的“转臂式”构架 2.2.1结构特点 对转臂式构架进行分析，其结构特点主要以动车组为代表进行探究，进一步提出该结构特点分为四个部分：一是H型结构组成的大件是由横梁和侧梁组成；二是侧梁属于U型结构；三是使用转臂式轴箱体以及轴箱弹簧将其架构和轮进行连接；四是横梁在结构上具有复杂性它不仅是转向架实施牵引的骨架，同时，也在一定程度上是驱动装置的骨架。 2.2.2工艺特点 （1）工序分散，关键部位整体加工。（2）“一面两销”定位，使工艺基准统一。（3）典型部位粗、精加工进行。（4）三座标全尺寸检测。 2.2.3工艺流程 首先，需要实施一次划线，其次，要实施粗加工，然后对其他相关一系列的工序进行正反加工，最后，才能实施全尺寸检测工作。 2.2.4结构对比 “转臂式”结构的构架最复杂且性能最好。鉴于结构的复杂性和生产效率要求，使加工技术必须不断地创新和改进。因此，以下重點探讨“转臂式”结构构架上典型部位的加工技术。 3质量控制模式的构建 3.1质量管理项目划分。以ISO9000标准质量体系为总体原则，细化并增加生产环节的程序文件，如《不符合产品管理程序》《采购产品首件鉴定控制程序》《自制件首件控制程序》等。 对于同一种转向架构架，在项目启动前期，编制质量目标控制计划，在质量目标控制计划中，建立必要的检查，控制和例行试验的总体计划方案，设置过程控制质量门、生产过程中的各个监督点、控制点，可以明确相关过程、特别是关键和特殊过程控制方法、质量标准、检验方法、检验文件和检验频次。 3.2采购产品质量控制。物资供应部门负责对原材料和组装件的采购，对供应商质量管理主要包括供应商资质审核、质量合同谈判、研发制造过程控制、首件检验等，（对于不合格品，有相应的程序文件规定了详细的处置方法）、过程审核、数据分析和现场监造、质量业绩评价。 对于钢板、钢管、锻铸件，要求供应商提供符合标准的相应合格证明，入厂检也要根据设计部门出具的采购技术条件抽样进行理化试验和成分检测。 对于焊接填充材料的入厂检，由焊接实验室将焊材按照其执行标准进行各项检验，合格后出具合格报告方可进入焊接工序。 3.3人员资质控制。对焊接操作工而言，实行严格的焊工资质考试和准入制度，不仅要求焊工具备相应等级欧洲证书，正式上岗之前，还要进行施焊所属部位的工作试件考核，全部通过才允许上岗，在岗期间，也会有随机的焊工考试。这种随机的考核和严厉的准入制度，保证焊工随时具备有焊接出高水平焊缝的能力。而在管理制度上，工资奖金均和焊工的考试成绩相挂钩。 4构架制作工艺运用遇到的难点和解决办法 4.1构架制作工艺在使用时遇到的难点 构架主要有两个构成部分，所以构架制作工艺在使用时候主要容易遇到两个方面的难点：一方面，测面梁各部分的零件焊接时有困难，主要就是上面的盖板、下面的盖板、内部立板和外部立板之间，需要采用人工焊接操作，如果操作失误，相互之间连接点紧密程度有时候会出现问题，甚至导致变形，这样的话难以保证构架功能的实现，机车容易出现故障；另一方面，横梁各部分焊接过程中会遇到困难，尤其是电机的卡条与垫板两者与构架主体连接的时候，要求非常精细，这需要上一点内容的保证，如果侧面梁出现问题，那么横梁也会出现问题，遇到的主要问题就是如何保障各部分位置的正确性和精准度，而又保证误差在规定范围内，这样才能保证构架功能的整体
船舶结构强度分析 近几年来，国内船舶修理公司如雨后春笋般出现，修理任务急剧扩张，修理的船型也是多种多样，涵盖整个船舶市场。而对船体结构的修理也是首当其冲，由于船厂的技术水平和工人技能等多方面原因，对于结构修理过程中拆换结构也会出现不同的修理方案，导致船舶结构在修理后出现异常情况。因此对于船舶结构强度分析的提出是相当重要的。其主导思想是在船舶修理的船体拆换强度分析的应用中，运用的基本计算原理和方法，是以船舶原理和船舶结构力学为理论基础。在以往的工程实际中，修船工程技术人员往往忽略或者不重视将这些理论的知识与船舶修理工程充分地结合起来。为了很好地说明这些基础理论在修船工程实际中的应用，本文将以船舶原理和船舶结构力学的基本理论，来阐述在船舶修理工程中的基本强度理论和基本计算原理及方法。 一、船舶结构力学 在船舶工程传统意义上，船舶结构力学研究和解决船体结构在静力响应，即在给定的外力作用下如何确定船体结构（局部和整体）中的应力、变形情况。在船舶修理工程中，因船舶在设计建造时已经对船舶的强度进行了计算和设计，所以要解决的问题就是强度计算，概括来讲，就是在船体结构尺寸已知的条件下，在给定的外载荷或工况下，计算出结构的应力和变形，并与许用值比较，从而判断船体结构的强度是否足够。船体结构强度的计算是依据船舶原理的基本设计理念，运用理论力学和材料力学的力学基本理论来对船舶的结构强度进行计算和校核的。 二、力学模型和船体模型 在船舶修理工程中的结构强度计算中，为了便于计算，须对实际的结构进行简化，在简化模型的基础上，施加外载荷，再运用船舶结构力学的基本理论和方法来计算船体结构的应力和变形情况。为了满足计算的需要，可以将在船舶修理工程实际情况下的船体结构的简化模型分成两个类型，一是基于传统船舶结构力学基础上的“力学模型”，二是在便于现代计算机计算和有限元理论分析的“船体模块”，这两个类型有渐进的关系。 “力学模型”的建立是根据实际结构的受力特征、结构之间的相互影响以及对计算精度的要求等各个方面的因素来确定的。 在船舶修理工程中，船体“力学模型”的简化一般有以下几种形式： 一是船体中的受压或者拉压的板，可以把四周由纵横骨架支持的这种受压或者拉压的板看作具有矩形周界的平板模型。在甲板纵骨被局部割断后，在未断纵骨和框架之间的主甲板就可以简化成这样的模型，在舱口围横梁被拆断后，舱口围板就成为受压板结构了，同样可以简化成这一类的力学模型结构。 二是船体结构中解除部分约束条件的骨架可以看作力学中的“杆系系统”。连续梁、刚架和板架结构是“杆系系统”中典型的结构。因舷侧板需换新，在拆除后，相应位置的肋骨因支撑板约束的解除而成为受压杆件。至于船体的双层底结构，在实际的计算处理中一般可以简化为刚架和板架结构。 而“船体模块”是为了便于计算机的计算方便，将船体的结构进行离散处理，化成小的能够表达结构的所有特征的子结构。“船体模块”的确定既要考虑到该结构的几何形状，又要考虑其结构载荷的特点，同时又必须采取适合有限元方法的计算特点来进行。 三、强度分析与计算 与船舶设计建造中的结构强度计算一样，船舶修理实际的工程中，对船体结构的改变（拆装或新加），同样是应用力法、位移法、能量法和矩阵法等方法。但与船舶设计不同的是，船舶修理是在原有结构被拿掉后，产生新的外载荷和新的边界条件，这时要对新情况下的强度进行计算和校核，确定在新的外载荷和边界条件下的结构应力和变形。下面以某船的局部构件换新为例，来探讨力法、位移法、能量法和矩阵法在船舶修理工程中的应用。
编号白车身结构强度分析报告 编制：日期： 校对：日期： 审核：日期： 批准：日期：
目录 1.分析目的 (1) 2.使用软件说明 (1) 3.模型建立 (1) 4边界条件 (3) 5.分析结果 (3) 6.结论 (21)
1.分析目的 白车身结构的静强度不足则会引起构件在使用过程中出现失效。本报告采用有限元方法对Q11白车身分别进行了满载、1g制动、0.8g转弯、右前轮抬高150mm、左后轮抬高150mm、右前轮左后轮同时抬高150mm,6种工况的强度分析，观察整车受力状况，找出高应力区，考察其零部件的强度是否满足要求，定性地评价Q11白车身的结构设计，并提出相应建议。 2.使用软件说明 本次分析采用HyperMesh作前处理，Altair optistruct求解。HyperMesh是世界领先的、功能强大的CAE应用软件包，也是一个创新、开放的企业级CAE平台，它集成了设计与分析所需的各种工具，具有无与伦比的性能以及高度的开放性、灵活性和友好的用户界面，与多种CAD和CAE软件有良好的接口并具有高效的网格划分功能；Altair Optistruct是一个综和隐式和显示求解器与一体的大规模有限元计算软件，几乎所有的线性和非线性问题都可以通过其进行求解。通过Altair Optistruct可以进行任何形状、尺寸、拓扑结构的优化，采用固定的内存分配技术，具有很高的计算精度和效率。 3.模型建立 对车身设计部门提供的Q11白车身CAD模型进行有限单元离散，CAD模型以及有限元模型如图3.1所示。白车身所有零部件均采用板壳单元进行离散，并尽量采用四边形板壳单元模拟，少量三角形单元以满足高质量网格的过渡需要，网格描述见表3.1。 图3.1Q11白车身CAD以及有限元模型 表3.1网格描述 单元类型四边形单元三角形单元 单元数目46970015543 三角形单元比例 3.4% 焊接模拟Rbe单元及实体单元 涂胶模拟实体单元 单元质量良好