轉(zhuǎn)向架質(zhì)量約占整車質(zhì)量40%,作為支撐列車車體,承受并傳遞車輛載荷,保證車輛平穩(wěn)運行的關(guān)鍵部件,對其進行輕量化設(shè)計已成為一個發(fā)展趨勢。碳纖維復合材料（CFRP）相較傳統(tǒng)鋼材料密度不及其1/4,且比強度高、比模量大,具有更高疲勞強度、沖擊強度以及更低的缺口敏感度和裂紋擴散速度等優(yōu)點。將碳纖維復合材料應(yīng)用到地鐵車輛轉(zhuǎn)向架上,對于車輛輕量化、節(jié)能性等方面都有非常重大的意義。本文對碳纖維復合材料新型地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架及一系定位拉板進行設(shè)計、分析和研究。通過借鑒目前國內(nèi)外對碳纖維復合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度分析方法,結(jié)合復合材料層合板加工工藝特點及現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的性能,對新型地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架和一系定位拉板進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能分析。論文進一步對車輛構(gòu)架進行模擬運營和超常工況下的應(yīng)力、應(yīng)變仿真計算。以仿真計算結(jié)果為據(jù),對構(gòu)架進行架靜強度和疲勞強度分析。基于一般層合板彈性理論,結(jié)合有限元計算方法基本思想,對簡單對稱層合板算例進行計算分析。通過對比理論及有限元計算兩種方法得到的算例正軸和偏軸應(yīng)力,其相對誤差均小于2.5%。表明采用該方法對復合材料層合板進行力學分析的可行性。對碳纖維新型地鐵轉(zhuǎn)向架軸箱一系定位裝置進行結(jié)構(gòu)設(shè)計... 

【文章來源】：西南交通大學四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 復合材料及其概述
        1.2.1 復合材料簡介
        1.2.2 復合材料分類
        1.2.3 復合材料的優(yōu)點
        1.2.4 復合材料的應(yīng)用
    1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 國外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第二章 復合材料力學理論基礎(chǔ)
    2.1 層合板力學基礎(chǔ)
        2.1.1 層合板力學基本方程
        2.1.2 層合板本構(gòu)關(guān)系關(guān)系
    2.2 單層板彈性特征
        2.2.1 單層板正軸剛度
        2.2.2 不同直角坐標系下的應(yīng)力和應(yīng)變轉(zhuǎn)換
        2.2.3 單層板偏軸剛度
    2.3 一般層合板彈性特征
        2.3.1 層合板剛度
        2.3.2 層合板柔度
    2.4 本章小結(jié)
第三章 復合材料分析方法在ANSYS中的應(yīng)用
    3.1 有限元基本方法
    3.2 ANSYS的通用分析
        3.2.1 前處理
        3.2.2 加載求解
        3.2.3 后處理
    3.3 復合材料在ANSYS中的分析方法
        3.3.1 單元選擇
        3.3.2 材料模型及層疊結(jié)構(gòu)
            3.3.2.1 各疊層分別定義
            3.3.2.2 定義本構(gòu)矩陣
            3.3.2.3 失效準則
    3.4 算例分析
        3.4.1 算例描述
        3.4.2 解析算法
        3.4.3 ANSYS有限元計算
        3.4.4 結(jié)果分析
    3.5 本章小結(jié)
第四章 軸箱一系拉板結(jié)構(gòu)與鋪層優(yōu)化
    4.1 拉板基本結(jié)構(gòu)和參數(shù)
    4.2 拉板結(jié)構(gòu)有限元模型
        4.2.1 約束條件和加載位置
        4.2.2 計算邊界條件
        4.2.3 有限元模型坐標定義
    4.3 碳纖維材料拉板結(jié)構(gòu)剛度計算
        4.3.1 鋪層角度對拉板結(jié)構(gòu)剛度影響
        4.3.2 鋪層順序?qū)褰Y(jié)構(gòu)剛度影響
        4.3.3 拉板層數(shù)對拉板結(jié)構(gòu)剛度影響
    4.4 碳纖維材料拉板結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 CFRP新型地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度分析
    5.1 車輛設(shè)計參數(shù)
    5.2 構(gòu)架靜強度計算
        5.2.1 構(gòu)架有限元模型
        5.2.2 構(gòu)架載荷及工況
            5.2.2.1 超常載荷
            5.2.2.2 模擬運營載荷
            5.2.2.3 計算載荷工況組合
    5.3 強度評定方法
        5.3.1 靜強度評價標準
        5.3.2 疲勞強度評價標準
    5.4 構(gòu)架強度評價結(jié)果
        5.4.1 靜強度評價結(jié)果
        5.4.2 疲勞強度評價結(jié)果
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文


【參考文獻】：
期刊論文
[1]Germanischer Lloyd規(guī)范Goodman曲線對某型動車組CFRP復合材料設(shè)備艙骨架疲勞校核的應(yīng)用[J]. 秦楠,張向峰,馮學志,王永巖.  復合材料學報. 2019(11)
[2]中車長客研制出世界首輛全碳纖維復合材料地鐵車輛車體[J].   城市軌道交通研究. 2018(02)
[3]70%低地板有軌電車動力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度分析[J]. 李金城,李芾,楊陽.  機車電傳動. 2016(03)
[4]碳纖維復合材料在汽車、體育用品領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 羅棟.  合成材料老化與應(yīng)用. 2016(02)
[5]復合材料轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的應(yīng)用[J]. 李云召,沈龍江.  電力機車與城軌車輛. 2015(S1)
[6]高速動車組碳纖維復合材料應(yīng)用研究[J]. 丁叁叁,田愛琴,王建軍,滕樂天.  電力機車與城軌車輛. 2015(S1)
[7]碳纖維增強復合材料（CFRP）在汽車業(yè)上的應(yīng)用及面臨困難[J]. 劉昌,楊世文.  汽車實用技術(shù). 2015(11)
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[9]碳纖維技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用分析[J]. 孫敏.  煤炭加工與綜合利用. 2014(08)
[10]輕量化高性能碳纖維復合材料車體研發(fā)關(guān)鍵技術(shù)[J]. 劉曉波,楊穎.  合成纖維. 2013(10)

碩士論文
[1]動車組碳纖維材料設(shè)備艙骨架力學性能研究[D]. 張向峰.青島科技大學 2017
[2]地鐵車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞可靠性研究[D]. 陳彥達.北京交通大學 2017
[3]有限元軟件框架研究及其在線性靜力學程序中的應(yīng)用[D]. 吳錦龍.中國工程物理研究院 2010
[4]基于ANSYS的復合材料仿真分析[D]. 張鑫.西安電子科技大學 2009



本文編號：3194067