[發明專利]一種鐵路機車抗側滾扭桿系統中扭桿組件的分析方法

在審

• 申請號: 201510303979.4
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN104933234A
• 公開（公告）日: 2015-09-23
• 發明（設計）人: 葛琪;黃友劍;林勝;周煒;夏亮;榮繼剛
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

技術領域

本發明涉及鐵路機車結構的有限元分析技術領域，具體涉及一種鐵路機車抗側滾扭桿系統中扭桿組件的分析方法。

背景技術

鐵路機車抗側滾扭桿系統屬于鐵路機車轉向架，是安裝于鐵路機車轉向架上的一種金屬彈性構件，該金屬彈性構件涉及到彈性減振性能，因此一般都需要進行性能檢測或測試。扭桿組件是鐵路機車抗側滾扭桿系統的主要組成部分，系統結構比較復雜，一套扭桿組件包括一個扭桿和兩個扭轉臂。在工作載荷下，兩個扭轉臂以扭桿為旋轉中心，分別順時針和逆時針轉動，使得扭桿承受扭轉荷載。為了保證產品的各項性能，一般在產品設計階段都會進行技術性能的分析，現在一般都是利用有限元分析技術對抗側滾扭桿系統進行分析；但是對于鐵路機車抗側滾扭桿系統中扭桿組件而言，在利用有限元技術對扭桿組件的變形行為進行仿真模擬時，一般都存在下述缺點：1、不共節點的扭桿組件分析不能收斂：傳統的過盈裝配方式的鐵路機車扭桿組件的分析方法中扭桿的網格和扭轉臂的網格共平面但不共節點或者不共平面也不共節點，這樣分析方法具有導致有限元分析無法順利收斂并最終無法完成分析的缺陷。2、扭桿組件分析完成后應力產生畸變：傳統的過盈裝配方式的鐵路機車扭桿組件的分析方法中，扭桿的網格和扭轉臂的網格共平面但不共節點或者不共平面也不共節點，在這種情況下，采用一些有限元分析的設置技巧可以使分析計算完成，但是由于接觸面網格不共節點，導致接觸面的應力產生畸變，應力結果不連續且不真實。因此，如何實現鐵路機車扭桿組件的有限元分析，確保有限元分析的正常收斂，已經成為一項亟待解決的關鍵技術問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對現有技術的上述問題，提供一種能夠克服現有分析方法無法收斂或者收斂但應力產生畸變的缺陷，能夠適應復雜系統結構的扭桿組件分析、促進有限元分析順利進行的鐵路機車抗側滾扭桿系統中扭桿組件的分析方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種鐵路機車抗側滾扭桿系統中扭桿組件的分析方法，步驟包括：

1）創建扭桿組件的幾何模型，扭桿組件包括一個扭桿及和扭桿過盈配合的扭轉臂；

2）將所述幾何模型導入網格前處理軟件進行網格劃分處理，在扭桿與扭轉臂過盈裝配的位置對扭桿的幾何模型進行切割；

3）對所述扭桿進行體網格劃分，得到扭桿的三維扭桿網格集BAR；從扭桿網格集BAR中提取與扭轉臂過盈裝配位置處的面網格，得到扭桿的二維面網格集SURFACE；

4）將所述二維面網格集SURFACE與扭轉臂和扭桿過盈配合位置處的幾何面進行關聯；

5）對已關聯二維面網格集SURFACE的扭轉臂進行體網格劃分，得到扭轉臂的三維體網格集ARM，實現以二維面網格集SURFACE為過渡網格，將扭桿的三維扭桿網格集BAR和扭轉臂的三維體網格集ARM在過盈裝配平面處共節點；

6）將所述扭轉臂的二維面網格集SURFACE刪除；

7）將扭桿的三維扭桿網格集BAR和扭轉臂的三維體網格集ARM同時導入有限元分析軟件進行有限元分析計算。

優選地，所述步驟3）中對所述扭桿進行體網格劃分時，具體是指對所述扭桿進行六面體或者六面體為主的體網格劃分。

優選地，所述步驟5）中對已關聯二維面網格集SURFACE的扭轉臂進行體網格劃分時，具體是指對已關聯二維面網格集SURFACE的扭轉臂進行六面體或者六面體為主的體網格劃分。

優選地，所述步驟2）中的網格前處理軟件具體是指HYPERMESH網格前處理軟件。

優選地，所述步驟7）中的有限元分析軟件具體是指ABAQUS有限元分析軟件。