小车轮压作用处偏轨箱形梁局部应力分析

摘要

小车轮压作用处偏轨箱形梁主腹板承受较大的局部应力，该处局部应力值直接影响到轨道型号、箱形梁几何参数的选定。起重运输机械的设计方法多采用以古典力学和数学为基础的半理论、半经验设计法，类比法和直觉法等传统设计方法。以往此方面的研究工作以半实验、半理论研究为主，得出的计算公式往往偏于保守、不够精确。由于经济性因素和实验条件的限制，针对一系列不同几何参数的偏轨箱形梁展开几何参数与局部应力之间变化规律的研究不太现实。随着科学技术的不断发展，先进的设计理论和方法不断涌现，使得这一问题可以通过计算机仿真来进行解决。针对以上情况，本论文将运用大型有限元软件ANSYS对小车轮压作用处偏轨箱形梁主腹板局部应力进行仿真建模分析；同时综合应用弹性力学、接触力学、弹性地基梁理论对该问题展开理论研究。 本论文的主要内容：将Hertz接触理论和有限元软件ANSYS结合起来，把主腹板的局部受力问题视为小车轮与轨道及轨道与上翼缘板之间发生接触行为作用下的受力问题，建立了小车轮压作用处偏轨箱形梁主腹板局部应力的接触分析模型，研究不同情况(小车轮压、轨道截面惯性矩和箱形梁几何参数)下局部应力的变化规律，得出相关结论。运用弹性力学、接触力学、弹性地基梁理论针对该问题展开理论分析，将小车轮压作用处偏轨箱形梁对轨道的支承简化为弹性基础(主腹板)对轨道的支承作用。当假设主腹板上方受均布载荷时，建立了基于半无限平面应力的均布载荷模型，求解出均布载衙长度已知时的局部应力计算公式：当假设弹性基础为winkler弹性地基梁模型时，通过理论计算和公式推导求解出局部应力计算公式。最后将ANSYS有限元数值解、经验公式解和winkler公式解进行对比分析。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1论文选题背景

1.2课题的研究现状及现实意义

1.2.1课题的研究现状

1.2.2课题的研究意义

1.3论文的主要研究内容

第2章 弹性力学理论、赫兹接触理论、ANSYS接触分析简介

2.1弹性力学理论

2.1.1弹性力学基本假设

2.1.2弹性力学中的平面应力问题

2.2赫兹接触理论

2.2.1弹性接触的赫兹理论简介

2.2.2两圆柱体的接触问题

2.3 ANSYS接触分析简介

2.3.1接触问题概述

2.3.2接触问题分类

2.3.3面-面接触分析

2.3.4接触分析中的几个问题

第3章 基于ANSYS软件的局部应力分析

3.1有限元模型的建立

3.1.1模型的简化处理

3.1.2具体有限元模型

3.1.3约束条件与载荷的施加

3.2分析结果的处理

3.3接触参数的设置

3.4不同参数下的局部应力分析

3.4.1小车轮压大小的影响

3.4.2箱形梁几何参数的影响

3.4.3不同轨道截面惯性矩的影响

3.5本章小结

第4章局部应力的理论分析

4.1局部应力的传统计算公式

4.1.1小车轮压产生的腹板局部应力的精确计算公式

4.1.2钢结构设计规范对工字梁局部承压验算的规定

4.2基于弹性地基梁的局部应力分析

4.2.1均布载荷模型

4.2.2 Winkler弹性地基模型

4.3本章小结

第5章总结与展望

5.1本论文的主要工作与结论

5.2本论文具有以下创新点

5.3展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文