虚拟样机制造技术在高速铁路转向架设计中的应用

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用过程， 如图ｌ 所不。 所示。
中国的 铁路事 业正在 向着 高速 、 重载 的方 向蓬 勃 发 展 ， 为铁 道 车 辆 的 发 展 带 来 了机 遇 也 提 出 了挑 这 战。 随着 我 国加入 ＷＴ Ｏ的进 展 ， 国的铁 道车 辆 不仅 我 要参 与 国 内 日益 激 烈的竞 争 ， 还要 在 国际市 场上 占有
应 用专 业 实 体造 型软 件 如ｕＧ、 ｏｉＷｏｋ 等 进 Ｓｌ ｄ ｒｓ 技术 可 以在 车辆 产 品设计 阶段 预测构 件质量 ， 使产 品 行 三 维实 体 造 型 是 强 度 分 析 和动 力 学 分 析 的前 提 ； 在投入 生 产之前 进行 优化 以提高 产 品质量 ， 从而 减少 将 这 些 三维 实 体模 型 引入 到有 限 元软 件 中建立 有 限 试验 样 机 的数量 ， 缩短 产 品 开发 周期 ， 而 降 低开 发 元 模 型进 行 网格 划 分 ； 进 实体 模 型 可 以直 接 引入 到 动 成本 ， 高 市 场竞 争力 。 提 力 学 软 件 中作 为 动 力学 系 统 的体 单 元 ， 行 几 何 干 进
ｌ 应用 ｌ ｌ 凌 参
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化
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三 、实例
１ ．三 维 实 体 造 型
５． 强 度 分 析
将 实 体几 何 模 型输 入 到有 限元软 件 中进 行建 立 有 限元 模 型 。 先划 分有 限元 网格 并设 定 边 界条 件 ， 首 根据 设 计 图纸 ， 立 转 向 架 所 有 构件 的几 何 模 建 型， 并进 行 组装 。 为 某 转 向架 整 体组 装 图 。 图２ 应用弹 簧单 元模 拟构 架的约 束状 况 ， 根据 标准确 定构 架 的 载荷 。 图５是 构架 在最 危 险工 况下 的最 大主 应力
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一 、 前 言 刖吾
一
路转向架设计中的应用 — — ● — ■ 一 ■ ● ～＿■ ■ ● ● ● ● ■ ■ ●Ｊ ■ － ＿ ■● ● Ｉ ● ■■ 一 一 一
铁道 部科 学研 究 院机 车车 辆研 究所 原 亮明 刘敬 辉 王成 国 孟 广 伟
时代， 计算 机 技术 还 会有 很 大 的发 展 。 计算 机 技术 在 产 品的 设 计领 域 的应 用 主要 是 虚拟 样机 制 造 技术 的
图 １虚 拟 样 机 制 造 技 术 在 铁 道 车 辆 设 计 中 的 应 用
虚 拟样 机 制造 技术 在 铁道 车辆 设 计 中的 应用 可 应用 。 虚拟样 机 制造技 术将 产品研 制工 作 中的方 案选 以分 为 四个 环 节 ， 即实 体 造 型 、 强度 分 析 、 力 学 分 动
应 用铁 科院仿 真计算 中心 提供 的高级 软件 平 台 ， 涉 的检 验 ， 避免 车 辆系 统部 件 之 间碰 撞现 象 的 出现 。 如 ｕＧ、 Ｓ Ｎａ ｔａ 、 Ｓ Ｄｙ ｒ ｎ、 Ｍ Ｃ． ｓｒ ｎ Ｍ Ｃ． ｔａ ＡＢＡＱＵＳ、 在 不 需要 进 行 干 涉 检 查 时 ， 以将 实 体模 型 中精 确 可
ＭＳ ．Ｄ ＭＳ Ｕ Ａ Ｓ ， ＣＡ Ａ 和Ｎ Ｃ Ｒ 等 完成 了将虚拟样机技术应 计算 得 到 的部 件质量 和转 动惯 量 作为 参 数输入 到动 用到铁道车辆设计的各个过程 中 ， 初步解决 了将虚拟样 力学 模 型 中 ， 行 动力 学参 数 的优 选 和方 案 制定 。 进 在 机制造技术应用到铁道 车辆设计 中的各个 关键技术 。 在 考 虑 物 体 的弹 性 时 ， 以将 有 限 元 模 型 引入 到 动 力 可 有关工厂的合作下 ， 我们将该 技术应用到 了新型高速列 学 模 型 中建 立 多柔 体 系 统 ， 而 更 为 精 确 地求 解 系 从 车转 向架 的设计 中。 目前装有该转 向架 的新型动车组 已 统 的动 态特 性 。 用疲 劳分 析 软件 ， 接 利用 有 限元 应 直 经 完成 了滚动 台试验 和正 交试 验 ， 过 了铁 道部 的鉴 网 格 和 边界 条 件 ， 设 计 阶段 系 统 的 载荷 谱 可 以根 通 在 定。 实践证 明 ， 虚拟 样机 制造技 术在 我 国新型 高速铁道 据 以往 车辆 试 验 数 据 进 行 初 算 ， 可 以从动 力 学 计 也 车辆 的设计领域 中将越 来越发挥 重要 的作用 。
一
席之地 ， 这就 要 求必 须 提 高我 国铁 道 车 辆 的质量 ，
而设 计 水 平 的提高 是 产 品质 量提 高 的先 决 条 件和 保
证 。 国铁道 车 辆 的设 计水 平有 的还停 留在 经验 设计 我 阶段 ， 很多 工 作还 需要 通 过 试验 实 现 。 种 设 计方 法 这
。
算 中得 到 。 在强度分 析 中出现强度不足 的情 况或系统出现干
置
一 ～ ｕ ＿机 二 、；拟样 ０ 造 技 术在 车 辆 设计 中 的 涉 隋况时 ， 以修改 的实体模型 ； 劳寿命分析 中不 ＾ ， ｌ０ 虚 Ｊ’ｌ，制 可 在疲
能满足要求时 ， 可以修改 系统结构模型 以鼹高构件强度 虚拟 样 机制 造 技术 道 车 辆设 计过 程 中的应 或修改 系统 的动力学参数 以降低系统动态 载荷 作用 。 在铁
择、 技术设 计 、 件装 配 、 构分析 和性 能优 化放在 计 析 、 劳 分 析 。 部 结 疲 四个 环节 环 环相 套 ， 互相 依 托 。 下面 简 算机 虚拟环 境下 进行 ， 充分 利用 先进 的计算机 软硬件 单介 绍 这 四个 部分 。 技术 ， 提高 产 品的性 能 ， 缩短 产 品的设 计周 期 。 用该 应
不仅 成 本高 ， 时费力 ， 耗 而且 设 计 出来 的产 品 往往 难
以尽 善 。 Ｏ 纪发 展最 快 、 人类 影 响最 大 的 技术 就 ２世 对 是计 算机 技术 。 计算机 技术 现在 已经深入 到 我们生 活
的每 一 个 角 落 。 ｌ 纪将 是 信息 的 时 代 ， ２世 是数 字化 的