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基于Ansys的某型地铁转向架构架强度分析

摘要：现代经济的成长，地铁逐渐成为人们主要的交通工具。现代铁道也逐渐向高速化和重载化发展，但也使地铁的实际运行条件越来越严峻，对地铁机械结构的强度要求也不断提高。转向架作为地铁机械部件中一个至关重要的构件，对地铁运转的平稳性和安全性起着至关重要的作用。正文以某地铁的转向架构架为研究对象，对其分析与研究。

首先根据三维模型在ANSYS软件中对转向架构架的三维模型进行模块化处理，建立构架的有限元分析模型。然后参照UIC615-4OR《转向架构架结构强度实验》规范模拟工况下各个载荷的大小，同时确定了转向架构架在模拟工况下的载荷大小以及边界条件，然后通过静强度分析对转向架构架进行分析，得到的最大的等效应力值为211.85MPa，而构架的钢材料的屈服极限为314MPa，大于最大等效应力值，因此构架不会发生静力破坏。对主要运营载荷和模拟运营载荷进行组合，构成疲劳强度工况，然后对转向架构架进行疲劳强度分析。通过模态分析的方式对转向架构架进行分析，能够得到构架的振动频率和六种模态下的模态振型。该构架与车体的一阶固有频率具有良好的分离特性，承受纵向载荷和提高抵抗变形的能力较好。构架的侧梁与横梁刚度较大，侧梁可以更好的承受横向载荷，拥有比较好的抗菱形刚度有利于提高地铁的临界速度。

关键词：转向架；ANSYS；静强度分析；疲劳分析；模态分析

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1.1研究的目的与意义

铁路是一种交通运输形式，是国家的根本设施、民众最常使用的交通工具，在我国综合交通运输体系中处于关键地位。截至2020年8月，中国铁路运营历程达14.14万千米，其中高铁3.6万千米，居世界前列。2020年8月13日，《新时代交通强国铁路先行规划纲要》发布，纲要明确，预计到2035年，国家铁路网运营里程达到20万千米，其中高铁7万千米。

轨道车辆结构中最为首要的部件之一是转向架结构，其各种参数直接决定了车辆运行的稳定性和车辆的乘坐舒适性。为了保证动车的稳定运行，转向架结构需具有一定的刚度以保证构架正常稳定工作，避免构架问题对动车的稳定性和乘坐舒适性造成影响。在实际运行中，一旦转向架产生损坏，将形成颇为惨重的后果。