不銹鋼點(diǎn)焊車(chē)體結(jié)構(gòu)仿真關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著軌道車(chē)輛向著高速及輕量化等方向的飛速發(fā)展，由線路不平順等帶來(lái)的隨機(jī)激擾頻域加寬，車(chē)輛振動(dòng)問(wèn)題日益凸現(xiàn)出來(lái)，亟需對(duì)車(chē)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性辨識(shí)。仿真分析在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)精確模擬的前提下能夠提供置信度較高的產(chǎn)品性能信息，電阻點(diǎn)焊是軌道車(chē)輛不銹鋼車(chē)體中最主要的焊接工藝，典型的不銹鋼車(chē)體結(jié)構(gòu)成型往往需要3至4萬(wàn)個(gè)焊點(diǎn)，在進(jìn)行有限元仿真分析時(shí)，合理的焊點(diǎn)模擬方式是保證車(chē)體強(qiáng)度、固有振動(dòng)特性等性能計(jì)算仿真準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。
　　論文首先介紹了國(guó)內(nèi)外

2、不銹鋼車(chē)體的發(fā)展歷程，對(duì)國(guó)內(nèi)外焊點(diǎn)模擬方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，并指出了車(chē)體仿真分析中選用合理焊點(diǎn)模擬方式的重要性。其次，闡述了電阻點(diǎn)焊基本原理，主要針對(duì)點(diǎn)焊接頭形成、點(diǎn)焊特性及影響因素進(jìn)行分析，對(duì)理論及試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析基本理論作了相關(guān)介紹。然后，選取單帽型梁平板點(diǎn)焊結(jié)構(gòu)為樣件，提出9種不同的焊點(diǎn)模擬方案對(duì)帽型梁進(jìn)行了有限元模態(tài)分析，將計(jì)算得到的模態(tài)參數(shù)結(jié)果與文獻(xiàn)[26]的試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析得出了CWELD(ELPAT)及CWELD（GRID

3、ID）兩種高精度、高效率的焊點(diǎn)模擬方案。接下來(lái)以某時(shí)速200公里客車(chē)不銹鋼車(chē)體作為研究對(duì)象，對(duì)車(chē)體材料、機(jī)械性能、焊點(diǎn)參數(shù)以及結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行說(shuō)明，參照TB/T3115-2005《機(jī)車(chē)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)性能臺(tái)架試驗(yàn)方法》標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車(chē)體鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)試驗(yàn)獲取模態(tài)參數(shù)，并且依據(jù)CWELD(ELPAT)及CWELD(GRIDID)兩種焊點(diǎn)模擬方案創(chuàng)建車(chē)體結(jié)構(gòu)有限元模型進(jìn)行模態(tài)計(jì)算，通過(guò)試驗(yàn)與計(jì)算模態(tài)參數(shù)對(duì)比得出了CWELD（GRIDID）為整車(chē)環(huán)境下最佳的焊

4、點(diǎn)模擬方案。最后，將最佳焊點(diǎn)模擬方案應(yīng)用到車(chē)體有限元模型中，從上弦梁及底架邊粱結(jié)構(gòu)入手，改變截面慣性矩實(shí)現(xiàn)剛度的變更，研究了整車(chē)模態(tài)隨局部結(jié)構(gòu)剛度的變化規(guī)律。
　　研究表明:通過(guò)帽型梁樣件及車(chē)體結(jié)構(gòu)試驗(yàn)與有限元模態(tài)對(duì)比分析，驗(yàn)證了CWELD(GRIDID)焊點(diǎn)模擬方式為整車(chē)環(huán)境下最佳的方案;整車(chē)一階垂彎頻率隨上弦梁結(jié)構(gòu)剛度增加最初以對(duì)數(shù)函數(shù)形式遞增，隨后進(jìn)入平緩階段保持不變，最后呈線性關(guān)系遞增。隨邊梁結(jié)構(gòu)剛度增加最初以線性函數(shù)形式