第2章 高速列車(chē)端部底架結(jié)構(gòu)功能部件應(yīng)力有限元分析

2.1 引言

高速列車(chē)端部底架結(jié)構(gòu)采用大型鋁合金擠壓型材和板材焊接而成，由于端部底架結(jié)構(gòu)十分龐大，導(dǎo)致其各功能部件在服役過(guò)程中承受的應(yīng)力分布狀態(tài)十分復(fù)雜。復(fù)雜的應(yīng)力分布狀態(tài)直接影響著高速列車(chē)端部底架結(jié)構(gòu)的承載能力以及安全服役壽命等問(wèn)題。直接對(duì)端部底架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)十分困難，在操作時(shí)間以及經(jīng)濟(jì)效益上都會(huì)產(chǎn)生巨大的浪費(fèi)。目前，采用有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）求解復(fù)雜微分方程是最為高效的計(jì)算手段之一，常用于復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及可靠性計(jì)算。因此，通過(guò)有限元法對(duì)復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真模擬，計(jì)算其應(yīng)力分布和位移變化量，是評(píng)估高速列車(chē)端部底架結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的關(guān)鍵。

本章采用有限元法對(duì)高速列車(chē)端部底架結(jié)構(gòu)建立有限元模型，確定結(jié)構(gòu)承受的理論計(jì)算載荷（包括承載的大小、方向以及作用點(diǎn)等），并且施加合理的邊界約束條件。通過(guò)模擬實(shí)際服役過(guò)程中受到的外部載荷，獲得端部底架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵功能部件的應(yīng)力分布和位移分布狀態(tài)，并以此作為服役材料斷裂力學(xué)性能評(píng)估的工程背景和設(shè)計(jì)依據(jù)。高速列車(chē)端部底架如圖2-1所示。

圖2-1 高速列車(chē)端部底架