【正文】 之，利用最小勢(shì)能原理，將平衡問(wèn)題歸結(jié)為式（214）的解是原問(wèn)題的近似解，其近似程度不僅取決于離散過(guò)程中網(wǎng)格的疏密，也取決于被選取的單元類(lèi)型。此外，有限元靜力分析的控制方程式是。其中K是剛度矩陣，U是位移向量，F(xiàn)是載荷向量。有節(jié)點(diǎn)位移求出節(jié)點(diǎn)位移，進(jìn)而合成Von Mise 應(yīng)力圖。作為即承載又作用于線路上的高速運(yùn)行的轉(zhuǎn)向架，在運(yùn)行中承載各種復(fù)雜且隨機(jī)的作用載荷，因此，如何分析確定這此載荷之間的組合及取值是十分必要的。多年實(shí)踐表明；在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架分析中應(yīng)區(qū)別以下兩種載荷。一種是在車(chē)輛使用壽命中出現(xiàn)多次數(shù)極少，甚至只出現(xiàn)一次或數(shù)次，但其數(shù)值甚大的載荷；另一種是構(gòu)架上的大部分交變載荷，出現(xiàn)極為頻繁，對(duì)使用壽命有著重要的影響。前一種稱(chēng)為超長(zhǎng)載荷—運(yùn)用中可能發(fā)生的最大載荷，它為轉(zhuǎn)向架的靜態(tài)設(shè)計(jì)提供了載荷計(jì)算依據(jù)（包括垂直載荷、橫向載荷和斜對(duì)稱(chēng)載荷）；后一種稱(chēng)為模擬運(yùn)營(yíng)載荷—實(shí)際運(yùn)營(yíng)中經(jīng)常發(fā)生的載荷，它為轉(zhuǎn)向架疲勞分析和疲勞試驗(yàn)提供了準(zhǔn)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)載荷值。此外，還需考慮構(gòu)架上各懸吊裝置產(chǎn)生的動(dòng)載荷，在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)均有具體的分析。構(gòu)架的有限元模型的建立力求反映主要承載結(jié)構(gòu)，以達(dá)到真實(shí)的反映其受力狀態(tài)的目的。因此，200km/h動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架有限元模型的建立需通過(guò)以下步驟完成。首先，根據(jù)設(shè)計(jì)加工圖紙，應(yīng)用solidworks軟件，建立該狗的的三維實(shí)體模型；其次，將模型導(dǎo)入solidworks中，用simulation單元對(duì)其進(jìn)行單元格劃分，將其劃分為四面體單元，并保證網(wǎng)格劃分的質(zhì)量；最后，將網(wǎng)格導(dǎo)入到solidworks有限元軟件中，并用不同剛度的彈簧元模型軸箱彈簧、定位轉(zhuǎn)臂、彈簧托板等結(jié)構(gòu)，使建立的有限元模型更接近實(shí)際情況，然后根據(jù)實(shí)際對(duì)各種工況進(jìn)行計(jì)算，用來(lái)評(píng)價(jià)構(gòu)架的強(qiáng)度。建立有限元模型時(shí)要如實(shí)反映構(gòu)架實(shí)際結(jié)構(gòu)的重要力學(xué)特性，又要盡量減少非承載結(jié)構(gòu)的干擾，節(jié)省計(jì)算空間。由于該構(gòu)架不具有完全的對(duì)稱(chēng)性，因此采用四面體單元對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行離散，離散時(shí)應(yīng)盡量控制單元各邊長(zhǎng)度不要相差太大，以免產(chǎn)生單元畸變而影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。離散后的力學(xué)模型節(jié)點(diǎn)總數(shù)為21萬(wàn)個(gè)，實(shí)體單元數(shù)為11萬(wàn)個(gè)。由于構(gòu)架通過(guò)軸箱彈簧與軸箱進(jìn)行連接，軸箱安裝在車(chē)軸的兩端，并且通過(guò)定位轉(zhuǎn)臂進(jìn)行定位，因此軸箱部位用彈簧進(jìn)行模擬。. 根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)承載狀態(tài)及UICS15UIC6154等標(biāo)準(zhǔn)施加邊界條件以及各種載荷。由標(biāo)準(zhǔn)所考慮的載荷條件可以用來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)的屈服（超長(zhǎng)載荷）強(qiáng)少變和疲勞（模擬運(yùn)營(yíng)載荷）強(qiáng)度。 構(gòu)架有限元模型根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)UICS15UIC6154我們可以確定由轉(zhuǎn)向架運(yùn)行引起的超長(zhǎng)載荷，其中包括垂向載荷、橫向載荷以及由軌道扭轉(zhuǎn)所引起的載荷。具體定義方法如下：1) 作用在測(cè)量上的垂向載荷： (41)元整值：Fz=2） 作用在構(gòu)架上的橫向載荷： (42)元整值： Fy=橫向載荷可以細(xì)分為：空氣彈簧上的總載荷 Fya=作用在每個(gè)空氣彈簧上座的載荷 3) 根據(jù)UIC5154標(biāo)準(zhǔn)，考慮車(chē)輪的10%的扭曲，即按轉(zhuǎn)向架2700mm定距計(jì)算，則車(chē)輪的垂向位移為27mm?？紤]到載荷是由轉(zhuǎn)向架5g縱向加速度引起的。其中，非懸掛質(zhì)量如下：動(dòng)車(chē)軸質(zhì)量 1721kg非動(dòng)力軸質(zhì)量 1950kg一系彈性懸掛質(zhì)量 2729kg 構(gòu)架受5g縱向加速度圖邊界條件的確定對(duì)計(jì)算結(jié)構(gòu)的影響很大，若處理不當(dāng)將會(huì)引起較大的誤差，本文建立構(gòu)架有限元分析模型時(shí)，在不影響應(yīng)力分布的狀況下，本著約束都盡量與實(shí)際相一致的原則，對(duì)約束的施加進(jìn)行了適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化。構(gòu)架的垂向約束用來(lái)模擬軸向彈簧的彈性支撐，即由定義了垂向剛度的108=80個(gè)彈簧元來(lái)?yè)?dān)當(dāng)；構(gòu)架的其他縱向和橫向約束也是用來(lái)模擬軸向彈簧相關(guān)部件的作用。因此，整個(gè)構(gòu)架有限元模型總計(jì)采用了1694=676根彈簧單元。構(gòu)架的靜強(qiáng)度即由UIC6154所規(guī)定的超長(zhǎng)載荷作用下構(gòu)架的強(qiáng)度。進(jìn)行靜強(qiáng)度評(píng)價(jià)時(shí)，用計(jì)算出的關(guān)鍵部位的應(yīng)力值與材料的屈服強(qiáng)度極限值進(jìn)行比較，安全系數(shù)大于1即為滿足強(qiáng)度要求。. (a) 應(yīng)力圖通過(guò)使用solidworks對(duì)模型進(jìn)行分析，我們可以得到在超長(zhǎng)載荷作用下構(gòu)架的整體應(yīng)力（Von Mises）分布狀況，如上圖所示： 材料的屈服強(qiáng)度極限材料S355J2G3/S355J2H屈服強(qiáng)度[N/mmZ]非焊接區(qū)355焊接區(qū)320(b) 應(yīng)變圖 由轉(zhuǎn)向架運(yùn)行引起的超長(zhǎng)載荷（a） 應(yīng)變圖（b） 應(yīng)變圖 由5g縱向加速度引起的超常載荷計(jì)算結(jié)果（、）： 超常載荷加載結(jié)果名稱(chēng)類(lèi)型最小位置最大位置應(yīng)力1VON:vonMises 應(yīng)力0 節(jié)：100287（，）+007節(jié)：121026（，）位移1URES:合位移0 mm節(jié)：445（，） mm節(jié)：225856（，）應(yīng)變1ESTRN:對(duì)等應(yīng)變0單元：61800（，）：105525（，） 由5g縱向加速度引起的超常載荷結(jié)果名稱(chēng)類(lèi)型最小位置最大位置應(yīng)力1VON:vonMises 應(yīng)力0 節(jié)：100287（，）+007節(jié)：121026（，）位移1URES:合位移0 mm節(jié)：445（，） mm節(jié)：225856（，）應(yīng)變1ESTRN:對(duì)等應(yīng)變0單元：61800（，）：105525（，） 由以上計(jì)算結(jié)果可知應(yīng)力圖和應(yīng)變圖，最大應(yīng)力均沒(méi)有超過(guò)許用應(yīng)力，靜強(qiáng)度符合UIC6154標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。結(jié)論我國(guó)鐵路建設(shè)正朝著時(shí)序提速并向時(shí)速200km/h及更高運(yùn)行速度的發(fā)展方向前進(jìn)，作為旅客運(yùn)輸?shù)墓ぞ摺F道車(chē)輛，也正在蓬勃的發(fā)展。與此同時(shí)，鐵路運(yùn)行的安全穩(wěn)定性也收到了我們鐵路部門(mén)和技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。特別是作為鐵路車(chē)輛關(guān)鍵組成部分的轉(zhuǎn)向架，其運(yùn)行安全性也得到了社會(huì)各方面的高度重視。本文在此基礎(chǔ)之上，以200km/h型動(dòng)車(chē)組CRH型動(dòng)車(chē)組拖車(chē)轉(zhuǎn)向架為研究對(duì)象，以solidworks為輔助設(shè)計(jì)載體，設(shè)計(jì)并成功裝配了轉(zhuǎn)向架。最后還以有限元理論為計(jì)算的理論基礎(chǔ)，以規(guī)范的UIC51554和UIC6154和EN12663為設(shè)計(jì)和計(jì)算分析的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用solidworks中的有限元分析單元simulation對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了強(qiáng)度分析。經(jīng)過(guò)校核獲得了以下的結(jié)論：采用有限元分析方法，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)UIC5154和標(biāo)準(zhǔn)UIC6154對(duì)CRH型動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行強(qiáng)度評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，該構(gòu)架的強(qiáng)度完全滿足設(shè)計(jì)要求。本次設(shè)計(jì)雖然在理論對(duì)轉(zhuǎn)向架做出了符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求的設(shè)計(jì)，但是由于受到試驗(yàn)條件等因素的制約，未能將該課題進(jìn)一步深入研究下去。而對(duì)于實(shí)際的制造生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，不僅要對(duì)生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行理論驗(yàn)證，還需要對(duì)其進(jìn)行試驗(yàn)分析，這樣才能保證其在實(shí)際運(yùn)行中的安全可靠性。因此，本人目前進(jìn)行的設(shè)計(jì)與對(duì)其中的構(gòu)架的分析，只是一個(gè)初步的校核和分析，還有許多方面有待于改進(jìn)完善：（1） 有限元模型的建立需要就各種不同部位的受力情況進(jìn)行細(xì)化。（2） 為了提高轉(zhuǎn)向架各組成部分焊接區(qū)域的強(qiáng)度，需要對(duì)焊接的加工方法進(jìn)行進(jìn)一步的研究，并希望能參照日本的規(guī)范得出適應(yīng)我國(guó)鐵道車(chē)輛實(shí)際情況的自己的一整套倫理體系。（3） 對(duì)200km/h動(dòng)車(chē)組進(jìn)行實(shí)地的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并將測(cè)試結(jié)果和計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，找出其中的差異來(lái)進(jìn)行分析。（4） 參照計(jì)算分析結(jié)果，對(duì)轉(zhuǎn)向架的設(shè)計(jì)進(jìn)行進(jìn)一步的改善，以便更好地國(guó)產(chǎn)化。致謝 行文至此，我的這篇論文已接近尾聲；歲月如梭，我四年的大學(xué)時(shí)光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上，心中難免思緒萬(wàn)千，一種感恩之情油然而生。在論文完成之際，我首先向關(guān)心幫助和指導(dǎo)我的朱喜鋒老師表示衷心的感謝并致以崇高的敬意！在論文工作中，遇到了許許多多這樣那樣的問(wèn)題，有的是專(zhuān)業(yè)上的問(wèn)題，有的是論文格式上的問(wèn)題，一直得到朱老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，使我的論文可以又快又好的完成，朱老師以其淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)和他敏捷的思維給我留下了深刻的印象，我將終生難忘朱老師對(duì)我的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)，再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營(yíng)造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無(wú)私幫助! 然后感謝我的父母。是他們，為我的學(xué)習(xí)創(chuàng)造了條件；是他們，一如既往的站在我的身后默默的支持著我。沒(méi)有他們就不會(huì)有我的今天。在這四年中，老師的諄諄教導(dǎo)、同學(xué)的互幫互助使我在專(zhuān)業(yè)技術(shù)和為人處事方面都得到了很大的提高。感謝蘭州交通大學(xué)在我四年的大學(xué)生活當(dāng)中對(duì)我的教育與培養(yǎng)，感謝蘭州交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院的所有專(zhuān)業(yè)老師，沒(méi)有你們的辛勤勞動(dòng)，就沒(méi)有我們今日的滿載而歸，感謝大學(xué)四年曾經(jīng)幫助過(guò)我的所有同學(xué)。在制作畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我曾經(jīng)向老師們和同學(xué)們請(qǐng)教過(guò)不少的問(wèn)題，老師們的熱情解答和同學(xué)們的熱心幫助才使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能較為順利的完成。在此我向你們表示最衷心的感謝。參考文獻(xiàn)[1] [M].成都:西南交通大學(xué)出版社,.[2] [M].機(jī)車(chē)電傳動(dòng),.[3] （上）[M].內(nèi)燃機(jī)車(chē),.[4] 杜平安,甘娥忠，有限元法一原理、建模及應(yīng)用[M].Ⅰ:業(yè)出版,2004[5] [M].清華人民出版社,1984[6] [M].北京：中國(guó)鐵道出版社,.[7] [M].鐵道機(jī)乍車(chē)輛,(1).[8] 虞大連，張洪，[3][J].南車(chē)四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司，技術(shù)中心，.[9] ,1997（3）.[10] [M].北京:中國(guó)鐵道出版社,.[11] 傅小日，（續(xù)二）[J].鐵道車(chē)輛,(10).45