复杂车体结构疲劳强度混合模拟技术研究

摘要

为了有效研究铁路车辆大型复杂车体结构的疲劳强度及寿命预测,提出一种基于多体系统的复杂结构疲劳强度的混合模拟新技术,并将其具体应用在车体结构中.该方法以典型机车车体结构为实例,具体步骤包括:首先,建立以车体为核心的整车多体系统刚柔耦合多体动力学仿真模型,并根据设计的载荷工况,进行动力学分析获得对应不同载荷工况下的结构关键位置的载荷时间历程(包括力、位移、速度和加速度等).其次,通过有限元准静态应力法,计算车体结构的准静态应力影响因子.利用主模态叠加技术考虑结构的柔性影响.并且通过载荷时间历程和对应单位载荷作用下的应力影响因子的相互叠加相乘求和计算,获得车体结构在随机动载作用下的应力历程数据.最后,结合结构材料疲劳强度特性和确定耐久性分析的关键参数,计算车体结构部件的损伤分布和疲劳寿命.探明整车动力学特性对车体结构损伤的相互作用机理.结果表明该方法可以有效地应用在车体结构疲劳设计中.