转向架构架外文资料翻译

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1、基于确保疲劳强度和减轻重量的转向架构架设计B.H.ParkandK.Y.Lee机械工程学院，延世大学，首尔，韩国.这份手稿是于2005年4月8日收到后接受修改,出版于2005年11月25日。DOI:10.1243/09544097F01405摘要：在一个转向架的设计发展过程中，转向架构架疲劳强度的影响是一个重要的设计准则。此外,为了节约能源和材料需要减轻重量。在这项研究中，用有限元方法在各种加载条件下对转向架构架进行疲劳分析是根据UIC的标准形成的，这种方法试图通过人工神经网络和遗传算法来减小转向架构架的重量

2、。关键词：转向架、强度、疲劳强度分析、神经网络、优化。1简介：　转向架是列车上一个非常重要的构件，它承载着铁道车辆在运动中的各种力。铁道车辆的运动受到轨道的几何形状、轮轨相互作用、悬挂装置和零部件的惯性力的影响。同时，一台高速运行列车的转向架结构的重量应该尽可能轻。因此，转向架的强度应该在国际标准如UIC[1]和JIS[2]的基础上仔细地进行计算分析，以获得一个合理的设计方案。在过去的设计过程里，诸如一些试验，现场测试，并对原型改进得到一个合理的设计等步骤需要许多时间和很高的成本。然而，在计算机辅助工程(CA

3、E)产品设计中，应用有限元分析方法(FE)可以减少所需的成本和时间。利用有限元分析方法研究转向架构架曾有几次先例[3,4]。此外，转向架占车辆总重量的一大部分。目前设计者在节省能源和材料的驱动下对车辆的结构进行轻量化设计。在CAE产品设计步骤，降低重量的优化方案以及最优算法的应用可使重量减轻并满足约束条件的疲劳强度。这是一个典型的疲劳约束下降低转向架重量的结构优化问题,但只是应用现有数控优化算法，问题是无法解决的。在这一问题上，疲劳约束作为一种分析不表达功能方面的设计变量。在这篇文章中，建立转向架构架的有限元

4、模型是为了模拟疲劳试验。这项研究中使用的转向架是由焊接构架、摇枕、自导向机制、一系悬挂、二系悬挂和盘形制动装置组成。转向架构架疲劳强度的评估则根据国际标准UIC615-4进行“动力单位转向架和运行齿轮转向架构架结构强度试验”。该优化问题是由一个降低转向架重量的对象函数和约束条件下的疲劳设计标准构成。近似疲劳的约束的人工神经网络(ANN)函数10和微观遗传算法(µGA)被用来解决这一优化问题。图1转向架构架模型2转向架构架的应力分析2.1转向架构架的有限元模型在这项研究中，分析对象是摇枕转向架（图1(a)）。对

5、转向架构架有限元模型数值分析的目的是进行除摇枕外转向架疲劳强度的评估，拖车转向架构架是由28250个节点、23870个矩形壳单元、2710个六角形固体单元紧密连接而成。考虑到拖车转向架构架一系悬挂的边界条件，弹簧边界元件就可以建立，并且这些元件的刚度与一系悬挂完全相同。拖车转向架构架有12根弹簧为基本悬挂单元。软件程序使用AltairHyperMesh和ABAQU。这个转向架构架材料是SWS490A，定义在文献[2]，该材料的性能见表1。102.2负载条件下评价转向架构架疲劳强度的影响疲劳分析是基于暂行标准。

6、在职载荷主要是为了确保使用时在已考虑到的主要力综合作用过程中没有任何发生疲劳裂纹的风险。载荷产生的情况，包含转向架构架的各种不同负载、直线轨道、曲线通过、轧制和跳跃的影响、和跟踪扭曲。表2和3显示各个负载的负载情况和应用领域。表1转向架构架材料特性（MPa）材料屈服强度抗拉强度疲劳极限基本材料磨削和焊接焊接SWS490A32349015710878表2主应力情况载荷类型载荷计算施加区域垂向载荷FZ1,FZ2g2nbmv+1.2C1-nbm+旋启式连接支架水平载荷Fy0.5FZ+0.5m+g制动器安装架扭转载荷

7、Ft1,Ft25‰的跟踪扭矩初级悬挂支架在表2中，mvkg是空车质量，nb是转向架数量，m+kg是单个转向架质量，C1kg是乘客的平均质量，g(m/s-2)为重力加速度。根据表2和标准UIC615-4[1]，主要载荷的情况可由表3进行规定。疲劳强度分析时使用的变量如Fz1,Fz2,Fy,Ft1,Ft2的施加情况列在图.1(a)中。在每个节点，每种载荷下的应力由表3确定。可以从结果看出，表5中定义的最大应力σmax和最小应力σmin的大小由图2中步骤确定，根据σmaxandσmin，平均应力σm和应力幅值σa由

8、下式定义：σm=σmax+σmin2和σa=σmax-σmin21表3主应力载荷（KN）载荷垂向载荷水平载荷扭转载荷FZ1FZ2FyFt1Ft21120.82120.8202108.7484.5703108.7484.57+16.67104157.06132.9005157.06132.90+16.67684.57108.740784.57108.74-16.678132.90157.0609132