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基于ANSYS二次开发及BS标准的转向架焊接结构疲劳寿命预测

作　者: 汤万林
导　师: 兆文忠
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 二次开发疲劳累计损伤 BS标准转向架
分类号: U270.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国铁路车辆朝着高速、重载的方向发展,铁路车辆的疲劳事故不断发生,转向架作为铁路列车的重要组成部分,它肩负着提高客车的运行品质和行车安全的重任。本文在总结焊接疲劳发展的基础上,以ANSYS有限元软件为平台,利用其二次开发工具,在ANSYS系统中开发了具有中文界面的集焊接接头疲劳等级的选取、最大主应力的输入、疲劳损伤计算、计算结果输出于一体的转向架焊接构架疲劳累积损伤比计算模块。本模块的成功开发,证实了以ANSYS为平台开发专业模块的可行性,拓宽了通用软件在专业领域中的应用。本文主要进行了以下几方面的研究:首先,介绍了国内外关于焊接结构疲劳及疲劳寿命预测的研究现状,提出了转向架焊接结构疲劳寿命预测的技术路线;给出了疲劳寿命评估点的选取原则,并针对本模块提出了虚拟疲劳试验的加载模式(UIC标准),以及对BS标准的详细介绍。其次,介绍了大型有限元分析软件ANSYS的二次开发语言UIDL和APDL语言,详述了本文所需要的各种工具,并且开发了基于BS标准的转向架焊接构架的疲劳损伤比计算模块。本模块主要是根据UIC标准中的疲劳试验加载规定,针对焊接结构转向架构架的焊接接头特点,以英国钢结构协会BS标准中疲劳设计规范提供的焊接接头S ?N曲线数据库为依据,利用Palmgren-Miner累积损伤法则,在ANSYS这个软件平台上,创建一个具有专业特色的疲劳累积损伤计算模块。最后,以某工厂出口客车转向架焊接构架为例,验证了该模块的有效性及实用性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-10
  1.1 课题研究目的和意义  7
  1.2 国内外机车车辆结构疲劳设计发展现状  7-8
  1.3 本文主要研究内容  8-9
  本章小结  9-10
第二章疲劳强度基本理论  10-27
  2.1 疲劳断裂的破坏过程  10-11
  2.2 S - N 曲线的疲劳极限图  11-12
  2.3 随机疲劳理论  12-15
  2.4 Miner 累计损伤理论  15-16
  2.5 焊接结构疲劳问题  16-24
    2.5.1 焊接结构的疲劳特性  16-20
    2.5.2 焊接结构的疲劳研究方法  20-24
  2.6 抗疲劳设计准则与基本方法  24-26
  本章小结  26-27
第三章 ANSYS 二次开发技术研究  27-42
  3.1 ANSYS 参数化编程语言  28-32
  3.2 ANSYS 用户界面设计语言  32-38
    3.2.1 UIDL 控制文件格式  33-37
    3.2.2 UIDL 开发过程  37-38
    3.2.3 汉化用户自定义界面  38
  3.3 Visual Basic 程序设计  38-41
    3.3.1 Visual Basic 的特点  39
    3.3.2 Visual Basic 界面设计方法  39-41
  本章小结  41-42
第四章虚拟疲劳试验及技术路线  42-53
  4.1 虚拟疲劳试验的基本概念  42
  4.2 虚拟疲劳试验技术路线  42-44
  4.3 评估点的选取原则及UIC 标准的加载模式  44-48
    4.3.1 评估点的选取  44
    4.3.2 基于UIC 标准的加载模式  44-48
  4.4 基于BS 标准的焊接结构疲劳评估体系  48-52
  本章小结  52-53
第五章焊接结构疲劳累积损伤计算模块的设计  53-60
  5.1 创建用户界面  53-55
  5.2 焊接结构疲劳累积损伤计算子模块  55-59
  本章小结  59-60
第六章疲劳累积损伤计算模块的工程应用  60-80
  6.1 转向架的强度计算  60-73
    6.1.1 有限元分析模型  60-61
    6.1.2 载荷条件  61-62
    6.1.3 计算载荷工况  62-63
    6.1.4 计算结果  63-73
  6.2 转向架疲劳寿命预测  73-79
  本章小结  79-80
结论  80-81
参考文献  81-83
附录一  83-87
致谢  87-88

基于ANSYS二次开发及BS标准的转向架焊接结构疲劳寿命预测

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