出口底开门敞车车体振动疲劳分析

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1、第9卷第5期铁道科学与工程学报Vol.9No.52012年10月JOURNALOFRAILWAYSCIENCEANDENGINEERINGOct．2012出口底开门敞车车体振动疲劳分析*方吉，兆文忠(大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连116028)摘要:为了查明出口底开门敞车出现了侧墙焊缝开裂的原因，建立该车车体有限元模型，并针对振车卸货工况进行模拟响应计算，其结果表明该车的侧墙焊缝开裂的原因是振车器的激振载荷导致车体侧墙局部共振。为了使该车能够满足振车卸货工况的疲劳寿命要求，进而提出了一些改进方案。通过仿真验证其可靠性，

2、最终确定了能够满足振车卸货工况下疲劳寿命要求的改进方案。关键词:振动卸货;疲劳预测;局部共振中图分类号:U260文献标志码:A文章编号:1672－7029(2012)05－0114－05Vibrationfatigueanalysisofexportedgondolacar－bodywithbottomdoorsFANGJi，ZHAOWen-zhong(DalianJiaotongUniversity，SchoolofTrafficandTransportationEngineering，Dalian116028，China)

3、Abstract:Inordertoresearchthereasonofweldcrackingatsidewallofgondolacarsbodywithbottomdoors，fi-niteelementmodelofthegondolacarsbodywascreated．Carsbodyresponsesweresimulatedundervibratedun-loadingconditions．Theresultsshowthatweldcrackingiscausedbylocalresonanceatside

4、wallofgondolacarsbodyunderexcitedvibratingload．Inordertomakethecarabletomeetthefatigueliferequirementundervibra-tedunloadingconditions，someimprovementprogramswereproposed．Itsreliabilitywasverifiedbysimulation．Improvementprogramsaredeterminedultimatelywhichmeetthefat

5、igueliferequirementofthiswagonundervibra-tedunloadingconditions．Keywords:vibrationdischarge;fatiguelifepredict;localresonance由于出口底开门敞车载在他国运行近两个月振车器振车卸货工况下的端部侧墙板的局部共振，的时间里，部分车体端部侧墙的焊缝出现开裂现象提出了几种改进方案，采用时域分析法对该车车体(见图1)，由于出口国该车的实际应用过程中有振进行振车器振车卸货工况模拟分析，获得用于疲劳车卸货的特殊工况，这是

6、该车在设计中没有考虑到寿命预测的动态应力变化范围进行疲劳寿命预测，的，振车器的激振载荷是否是导致侧墙的焊缝开裂最终确定能够满足振车卸货工况下疲劳寿命要求的根本原因，针对这一问题展开研究。首先建立底的改进方案。开门敞车车体结构有限元模型，在Nastran软件中进行模态分析，模态结果中有一阶侧墙局部模态的频率与振车器激振频率24Hz很接近，在此激振频率下车体侧墙局部可能发生共振，为了验证其正确性，利用Nastran软件对其进行简谐激振响应分析，并根据BS标准对侧墙焊缝疲劳寿命进行评估，得出侧墙焊缝疲劳寿命与实际使用2月开始出现裂纹

7、的现象吻合，证明了振车器的激振载荷是导致侧图1侧墙焊缝开裂的位置墙的焊缝开裂的根本原因这一结论。对于该车在Fig．1Thelocationofthesidewallweldcracking*收稿日期:2012－07－02基金项目:国际科技合作项目(2010DFB80050－1)作者简介:方吉(1981－)，男，湖北武穴人，博士研究生，讲师，从事轨道车辆动力学研究第5期方吉，等:出口底开门敞车车体振动疲劳分析1151原车体结构模态、谐响应及疲劳分析1．1有限元模型车体结构全部采用薄壳单元离散，在振车卸货工况下，车下底门全部打开的

8、状态，底门是以集中质量元的形式固定在相应的连接位置，单元总数为111928;结点总数为106890。该车的有限元网格图424Hz激扰下垂直板面的位移云图(最大位移为如图2所示。25．5mm)Fig．4Displacementperpendiculartotheplatesur