基于LMS Virtual.Lab的货车转向架疲劳性能仿真研究

马思群，孙 凯，孙彦彬，聂春戈

（大连交通大学机车车辆工程学院，辽宁 大连 116028）

1 引言

焊接转向架构架作为货物列车关键的承载和传力部件，其结构强度及疲劳性能直接决定车辆的运用安全。基于仿真方法的虚拟疲劳实验技术可有效避免物理实验开展时试验周期长、成本高等缺点，且具有较高的可靠性，已在复杂装备的设计过程广泛采用。对于焊接结构而言，目前国内外学者已采用名义应力法[1]、热点应力法[2]及网格不敏感结构应力法[3]等方法对焊缝部位的疲劳性能进行评价，但这些方法所获得的评估结果多是有限个评估点的计算结果，且疲劳寿命多以数值方式（如循环次数）表达，难于在设计阶段对产品进行快速评估。为此在研究中依据国际铁路联盟（UIC）所规定的相关标准－货车二轴和三轴转向架强度试验UIC510-3[4]，以某型货物列车转向架构架为例，选择ANSYS、LMS Virtual.Lab 为虚拟疲劳试验平台，借助CAE 软件的数据接口，快速实现构架结构强度校核及疲劳性能仿真，并以可视化（疲劳寿命云图）方式获取构架的整体寿命计算结果。

2 转向架模型的建立

2.1 转向架构架有限元模型的建立

构架采用整体焊接结构，主要由1根心盘梁、2根横梁和2根侧梁等组焊而成。由于该构架具有对称性，以横梁、心盘梁的中心面为基准，采用映射的方式进行建模。采用板壳单元shell181对构架主体薄板焊接结构进行结构离散。轴箱部分采用三维实体单元solid185建模，弹簧结构用combin14模拟，并用rbe3建立弹簧与轴箱间的连接。……