第2章 高速列車端部底架結(jié)構(gòu)功能部件應(yīng)力有限元分析

2.1 引言

高速列車端部底架結(jié)構(gòu)采用大型鋁合金擠壓型材和板材焊接而成，由于端部底架結(jié)構(gòu)十分龐大，導致其各功能部件在服役過程中承受的應(yīng)力分布狀態(tài)十分復雜。復雜的應(yīng)力分布狀態(tài)直接影響著高速列車端部底架結(jié)構(gòu)的承載能力以及安全服役壽命等問題。直接對端部底架結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布狀態(tài)進行試驗檢測十分困難，在操作時間以及經(jīng)濟效益上都會產(chǎn)生巨大的浪費。目前，采用有限元法（Finite Element Method，F(xiàn)EM）求解復雜微分方程是最為高效的計算手段之一，常用于復雜工程結(jié)構(gòu)的強度及可靠性計算。因此，通過有限元法對復雜工程結(jié)構(gòu)進行仿真模擬，計算其應(yīng)力分布和位移變化量，是評估高速列車端部底架結(jié)構(gòu)服役狀態(tài)的關(guān)鍵。

本章采用有限元法對高速列車端部底架結(jié)構(gòu)建立有限元模型，確定結(jié)構(gòu)承受的理論計算載荷（包括承載的大小、方向以及作用點等），并且施加合理的邊界約束條件。通過模擬實際服役過程中受到的外部載荷，獲得端部底架結(jié)構(gòu)關(guān)鍵功能部件的應(yīng)力分布和位移分布狀態(tài)，并以此作為服役材料斷裂力學性能評估的工程背景和設(shè)計依據(jù)。高速列車端部底架如圖2-1所示。

圖2-1 高速列車端部底架