[發(fā)明專利]一種高速鐵路軸承動力學(xué)分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310468130.3
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103761350A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建軍;徐娟;張利;韓江洪;關(guān)猛
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

1.一種高速鐵路軸承動力學(xué)分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

（1）三維幾何建模：在計(jì)算機(jī)中用PRO/ENGINEER對軸承中的零件軸承內(nèi)外圈、保持架、滾子、中隔圈進(jìn)行幾何建模，并按各個零件間的連接關(guān)系，在PRO/ENGINEER中將各個零件的三維幾何模型裝配成軸承三維幾何模型，軸承三維幾何模型建模完成后導(dǎo)入PRO/MECHANISM中進(jìn)行干涉檢查；

（2）有限元模型的建立：

在計(jì)算機(jī)中通過PRO/ENGINEER與ANSYS之間的軟件接口，將建立完成的軸承三維幾何模型導(dǎo)入ANSYS中，設(shè)置材料屬性，采用不同的網(wǎng)格劃分方式對軸承三維幾何模型中各個零件進(jìn)行網(wǎng)格劃分，從而建立出軸承的有限元模型；

（3）在ANSYS中施加邊界約束：

軸承外圈與固定軸承座固聯(lián)，限制其X、Y、Z方向的移動，以及繞X、Y、Z軸的轉(zhuǎn)動，軸承內(nèi)圈與軸聯(lián)接，限制其繞X、Y軸的轉(zhuǎn)動，將軸承內(nèi)圈表面定義為SHELL163單元，零件之間接觸設(shè)置為ASTS，自動面面接觸；?

（4）載荷施加：

根據(jù)不同工況，使用ANSYS中加載模塊，向軸承三維幾何模型施加轉(zhuǎn)速、軸向力以及徑向力載荷；?

（5）運(yùn)動學(xué)分析：

完成步驟（2）至（4）后，調(diào)用ANSYS中非線性顯示動力學(xué)求解器LS-DYNA進(jìn)行多體動力學(xué)分析，輸出軸承各零件的參數(shù)，所述參數(shù)包括應(yīng)力、應(yīng)變、各零件的運(yùn)動速度、加速度以及保持架的位移波動；

（6）分析評價(jià)：

根據(jù)步驟（5）得到的結(jié)果參數(shù)，對軸承保持架振動、滾子軸向應(yīng)力分布、以及內(nèi)外圈應(yīng)力分布、變形位移進(jìn)行分析，若保持架振動過大、滾子邊界應(yīng)力集中嚴(yán)重、內(nèi)外圈應(yīng)力過大、變形過大，則對結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膬?yōu)化。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路軸承動力學(xué)分析方法，其特征在于：步驟（2）中有限元模型包括軸承內(nèi)外圈、滾子、保持架、中隔圈模型，在對軸承進(jìn)行網(wǎng)格劃分時，要保證重要邊角處有足夠的網(wǎng)格精度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路軸承動力學(xué)分析方法，其特征在于：軸承外圈外表面和內(nèi)圈內(nèi)表面定義為殼單元，并采用MAPPED方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分，其它部位和其他零件定義為體單元，采用SWEEP方式進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高速鐵路軸承動力學(xué)分析方法，其特征在于：采用非線性顯示動力學(xué)求解器LS-DYNA進(jìn)行多體動力學(xué)分析，為便于施加轉(zhuǎn)速和載荷將內(nèi)圈表面定義為SHELL163剛性殼體單元。