弹簧有限元分析

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1、转转k2k2型转向架承载外圆弹簧型转向架承载外圆弹簧有限元分析有限元分析1主要内容主要内容1. 有限元模型建立有限元模型建立2.刚度计算刚度计算2.1 纵横向刚度理论计算纵横向刚度理论计算2.2纵横向刚度有限元分析纵横向刚度有限元分析3. 应力分析应力分析3.1 设计应力计算设计应力计算3.2 有限元应力计算有限元应力计算4. 弹簧压缩变形的数值仿真弹簧压缩变形的数值仿真5 接触应力的影响接触应力的影响6. 弹簧疲劳寿命分析弹簧疲劳寿命分析6.1 疲劳寿命计算公式疲劳寿命计算公式6.2 转转K2外圆弹簧疲劳寿命分析外圆弹簧疲劳寿命分析7. 弹簧的动态特性研究弹簧的动态特性研究7.1理论计算公式

2、理论计算公式7.2弹簧模态分析弹簧模态分析附录附录 弹簧有限元分析命令流文件弹簧有限元分析命令流文件1 弹簧有限元分析弹簧有限元分析2 考虑接触时的命令流考虑接触时的命令流2有限元模型有限元模型该该 模模 型型 共共6436个个节节点点，7348个个SOLID45实实体单元。体单元。3刚度计算刚度计算纵横向刚度理论计算纵横向刚度理论计算 纵横向刚度有限元分析纵横向刚度有限元分析4纵横向刚度理论计算纵横向刚度理论计算 5纵横向刚度有限元分析纵横向刚度有限元分析6设计应力计算设计应力计算7转转k2k2型转向架承载外圆弹簧设计应力型转向架承载外圆弹簧设计应力 当当P=35244.435244.4时，

3、时，将表将表1中弹簧的有中弹簧的有关参数代入以上各关参数代入以上各式可得式可得 8有限元应力计算有限元应力计算 底底面面约束束三三个个方方向向所所有有线位位移移，顶面面沿沿纵向向施施加加图纸规定定的的强强迫迫位位移移72.79mm，计算算所所得得约束反力束反力为： FX = 0.4804281E-03 FY = 0.3961747E-03 FZ = 32251.17FX = 0.4804281E-03 FY = 0.3961747E-03 FZ = 32251.17 MX = 117118.0 MY = -20644.15 MZ = -0.8699030E-02 MX = 117118.0 M

4、Y = -20644.15 MZ = -0.8699030E-02转K2外外圆弹簧簧图纸QZC85-00-02中中标注注的的此此时的的纵向向载荷荷FZ =35594.8N。计算算可可得得等等效效应力力见图5。可。可见，最大等效，最大等效应力力为1491MPa(理理论计算算结果果为1612.23MPa)。9弹簧压缩变形的数值仿真弹簧压缩变形的数值仿真 计算时将弹簧底面施加固定约束，顶面计算时将弹簧底面施加固定约束，顶面设置按时间逐渐增大的位移，分析总时间设设置按时间逐渐增大的位移，分析总时间设为为72.8s，计算时间分为计算时间分为25步，总压缩量为步，总压缩量为72.8mm，每步压缩量为每步压

5、缩量为72.8/25=2.912mm。分析中仅考虑静力影响。分析中仅考虑静力影响。 10接触应力的影响接触应力的影响由图由图6可见，支撑圈处簧条发生了嵌入，这与实际情况不符，要解决该问题必须可见，支撑圈处簧条发生了嵌入，这与实际情况不符，要解决该问题必须进行接触分析。计算时，模型离散为进行接触分析。计算时，模型离散为5223个节点，个节点，7810个单元，其中，个单元，其中，SOLID45单元单元6628个，个，TARGE170单元单元238个，个，CONTA174单元单元944个。个。 考虑接触时的接触压力变化考虑接触时的接触压力变化 考虑接触时考虑接触时72.8mm位移下的位移下的接触压力接触压力 11弹簧疲劳寿命分析弹簧疲劳寿命分析 12弹簧的动态特性研究弹簧的动态特性研究 13转转K2外圆弹簧静应力测试外圆弹簧静应力测试 14