螺栓在预紧过程中因受到拉力和扭矩的共同作用而始终处于复杂的多轴应力状态下,因此,在有限元软件中准确地进行螺栓的预紧仿真,对于分析含螺栓结构的强度及可靠性十分重要。基于ANSYS软件,提出转角法预紧螺栓的方式,即固定螺母并在螺栓头施加一定转角,可真实模拟螺栓的预紧过程。与预紧单元法相比,转角法不但能得到准确的轴向拉应力,还能得到准确的切应力,应力仿真结果与理论计算值的误差均在3%以内。转角法预紧能够准确模拟螺栓在预紧过程受到的拉扭复合应力作用的状态,为准确分析螺栓杆受力、螺纹表面应力应变分布提供了一定借鉴意义。

为了研究叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上运用的安全可靠性,分析在轨道激励作用下叠片联轴器的振动特性,对永磁直驱机车进行了小环线试验,实时监测叠片联轴器及安装位置的加速度变化情况。使用最小二乘迭代法对高速状态下叠片联轴器进行了模态参数识别,获取了联轴器各阶模态参数。根据振级落差定义对高速状态下联轴器的横向、垂向和纵向振动传递特性进行了分析。最后,总结了不同位置的加速度冲击范围随速度等级的变化规律以及加速度RMS值衰减率随位置的变化情况。振级落差分析表明,位置(c)的三方向隔振效果均较好,位置(e)横向隔振效果优于垂向和纵向。采用加速度冲击范围和RMS值衰减率评价,同样得出了位置(c)振动有效衰减的结论。结果可为叠片联轴器在永磁直驱机车转向架上的应用及优化设计提供一定参考。

首先介绍了灵敏度分析的基本原理,然后基于一维波动方程,导出了标准梁的扭转振动频率方程,结合列车车体中空薄壁型腔截面的特点,根据不同位置的截面特性,将车体分成多段等截面梁,以获取不同车体分段的截面信息。运用刚度串联原理,引入与车体结构特征密切相关的修正系数,得到车体的一阶扭转振动频率方程。以某型高速列车为例,公式的解析计算结果与有限元结果的误差为-2.036%,在工程误差要求范围内。最后,以该解析公式为依据,选取了车体的8组设计参数对车体进行了灵敏度分析,并得到了对车体扭转振动频率影响较大的4组设计参数,为列车车体设计相关工作提供了设计参考依据。

基于隔振原理,首先给出了系统频率避免共振需要满足的条件;其次,以E3C动车组牵引变压器冷却单元风机组为研究对象,建立了详细的有限元模型,通过对其进行模态分析得到变压器组装的刚体振动频率和冷却单元吊梁的弹性振动频率;然后,按照变压器组装的垂向浮沉振动、风机组的自身工作振动、冷却单元吊梁的垂向弹性振动对组合模型振动的影响依次降低的原则,研究了风机组避免与三种激励发生共振所需的悬挂频率与刚度;最后,通过避开三种激励的主共振区得到最优的风机组悬挂频率和风机组安装座减振橡胶刚度。

为了研究螺栓法兰连接式叠片联轴器在拉伸、弯曲和扭转3种不同载荷形式作用下的非线性变形行为,建立了联轴器局部有限元模型,分析了螺栓预紧力、界面摩擦因数对叠片变形和螺栓法兰连接刚度的影响,讨论了径向、周向滑移量和联轴器非线性变形之间的关系。结果表明,减小预紧力和摩擦因数可以有效降低联轴器的横向和扭转刚度,但对弯曲刚度影响有限;摩擦因数和螺栓预紧力对扭转刚度具有相似的影响机理。研究成果可为叠片式联轴器的设计提供有益的参考。