【正文】 之，利用最小勢能原理，將平衡問題歸結(jié)為式（214）的解是原問題的近似解，其近似程度不僅取決于離散過程中網(wǎng)格的疏密，也取決于被選取的單元類型。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)點位移求出節(jié)點位移，進而合成Von Mise 應(yīng)力圖。作為即承載又作用于線路上的高速運行的轉(zhuǎn)向架，在運行中承載各種復(fù)雜且隨機的作用載荷，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，對使用壽命有著重要的影響。前一種稱為超長載荷—運用中可能發(fā)生的最大載荷，它為轉(zhuǎn)向架的靜態(tài)設(shè)計提供了載荷計算依據(jù)（包括垂直載荷、橫向載荷和斜對稱載荷）；后一種稱為模擬運營載荷—實際運營中經(jīng)常發(fā)生的載荷，它為轉(zhuǎn)向架疲勞分析和疲勞試驗提供了準(zhǔn)靜態(tài)和動態(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)，以達到真實的反映其受力狀態(tài)的目的。因此，200km/h動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架有限元模型的建立需通過以下步驟完成。首先，根據(jù)設(shè)計加工圖紙，應(yīng)用solidworks軟件，建立該狗的的三維實體模型；其次，將模型導(dǎo)入solidworks中，用simulation單元對其進行單元格劃分，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際情況，然后根據(jù)實際對各種工況進行計算，用來評價構(gòu)架的強度。建立有限元模型時要如實反映構(gòu)架實際結(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)省計算空間。由于該構(gòu)架不具有完全的對稱性，因此采用四面體單元對整個模型進行離散，離散時應(yīng)盡量控制單元各邊長度不要相差太大，以免產(chǎn)生單元畸變而影響計算結(jié)果的準(zhǔn)確性。離散后的力學(xué)模型節(jié)點總數(shù)為21萬個，實體單元數(shù)為11萬個。由于構(gòu)架通過軸箱彈簧與軸箱進行連接，軸箱安裝在車軸的兩端，并且通過定位轉(zhuǎn)臂進行定位，因此軸箱部位用彈簧進行模擬。. 根據(jù)實際結(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檢驗結(jié)構(gòu)的屈服（超長載荷）強少變和疲勞（模擬運營載荷）強度。 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)向架運行引起的超長載荷，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=橫向載荷可以細分為：空氣彈簧上的總載荷 Fya=作用在每個空氣彈簧上座的載荷 3) 根據(jù)UIC5154標(biāo)準(zhǔn)，考慮車輪的10%的扭曲，即按轉(zhuǎn)向架2700mm定距計算，則車輪的垂向位移為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：動車軸質(zhì)量 1721kg非動力軸質(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計算結(jié)構(gòu)的影響很大，若處理不當(dāng)將會引起較大的誤差，本文建立構(gòu)架有限元分析模型時，在不影響應(yīng)力分布的狀況下，本著約束都盡量與實際相一致的原則，對約束的施加進行了適當(dāng)?shù)暮喕?。?gòu)架的垂向約束用來模擬軸向彈簧的彈性支撐，即由定義了垂向剛度的108=80個彈簧元來擔(dān)當(dāng)；構(gòu)架的其他縱向和橫向約束也是用來模擬軸向彈簧相關(guān)部件的作用。因此，整個構(gòu)架有限元模型總計采用了1694=676根彈簧單元。構(gòu)架的靜強度即由UIC6154所規(guī)定的超長載荷作用下構(gòu)架的強度。進行靜強度評價時，用計算出的關(guān)鍵部位的應(yīng)力值與材料的屈服強度極限值進行比較，安全系數(shù)大于1即為滿足強度要求。. (a) 應(yīng)力圖通過使用solidworks對模型進行分析，我們可以得到在超長載荷作用下構(gòu)架的整體應(yīng)力（Von Mises）分布狀況，如上圖所示： 材料的屈服強度極限材料S355J2G3/S355J2H屈服強度[N/mmZ]非焊接區(qū)355焊接區(qū)320(b) 應(yīng)變圖 由轉(zhuǎn)向架運行引起的超長載荷（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算結(jié)果（、）： 超常載荷加載結(jié)果名稱類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)果名稱類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:對等應(yīng)變0單元：61800（，）：105525（，） 由以上計算結(jié)果可知應(yīng)力圖和應(yīng)變圖，最大應(yīng)力均沒有超過許用應(yīng)力，靜強度符合UIC6154標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計要求。結(jié)論我國鐵路建設(shè)正朝著時序提速并向時速200km/h及更高運行速度的發(fā)展方向前進，作為旅客運輸?shù)墓ぞ摺F道車輛，也正在蓬勃的發(fā)展。與此同時，鐵路運行的安全穩(wěn)定性也收到了我們鐵路部門和技術(shù)人員的廣泛關(guān)注。特別是作為鐵路車輛關(guān)鍵組成部分的轉(zhuǎn)向架，其運行安全性也得到了社會各方面的高度重視。本文在此基礎(chǔ)之上，以200km/h型動車組CRH型動車組拖車轉(zhuǎn)向架為研究對象，以solidworks為輔助設(shè)計載體，設(shè)計并成功裝配了轉(zhuǎn)向架。最后還以有限元理論為計算的理論基礎(chǔ)，以規(guī)范的UIC51554和UIC6154和EN12663為設(shè)計和計算分析的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，運用solidworks中的有限元分析單元simulation對構(gòu)架進行了強度分析。經(jīng)過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CRH型動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進行強度評價。結(jié)果表明，該構(gòu)架的強度完全滿足設(shè)計要求。本次設(shè)計雖然在理論對轉(zhuǎn)向架做出了符合設(shè)計規(guī)范要求的設(shè)計，但是由于受到試驗條件等因素的制約，未能將該課題進一步深入研究下去。而對于實際的制造生產(chǎn)來說，不僅要對生產(chǎn)目標(biāo)進行理論驗證，還需要對其進行試驗分析，這樣才能保證其在實際運行中的安全可靠性。因此，本人目前進行的設(shè)計與對其中的構(gòu)架的分析，只是一個初步的校核和分析，還有許多方面有待于改進完善：（1） 有限元模型的建立需要就各種不同部位的受力情況進行細化。（2） 為了提高轉(zhuǎn)向架各組成部分焊接區(qū)域的強度，需要對焊接的加工方法進行進一步的研究，并希望能參照日本的規(guī)范得出適應(yīng)我國鐵道車輛實際情況的自己的一整套倫理體系。（3） 對200km/h動車組進行實地的實驗測試，并將測試結(jié)果和計算結(jié)果進行比較，找出其中的差異來進行分析。（4） 參照計算分析結(jié)果，對轉(zhuǎn)向架的設(shè)計進行進一步的改善，以便更好地國產(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)時光也即將敲響結(jié)束的鐘聲。離別在即，站在人生的又一個轉(zhuǎn)折點上，心中難免思緒萬千，一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題，有的是專業(yè)上的問題，有的是論文格式上的問題，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、嚴謹?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實的工作作風(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)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助! 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。沒有他們就不會有我的今天。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)中對我的教育與培養(yǎng)，感謝蘭州交通大學(xué)機電學(xué)院的所有專業(yè)老師，沒有你們的辛勤勞動，就沒有我們今日的滿載而歸，感謝大學(xué)四年曾經(jīng)幫助過我的所有同學(xué)。在制作畢業(yè)設(shè)計過程中我曾經(jīng)向老師們和同學(xué)們請教過不少的問題，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[1] [M].成都:西南交通大學(xué)出版社,.[2] [M].機車電傳動,.[3] （上）[M].內(nèi)燃機車,.[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：中國鐵道出版社,.[7] [M].鐵道機乍車輛,(1).[8] 虞大連，張洪，[3][J].南車四方機車車輛股份有限公司，技術(shù)中心，.[9] ,1997（3）.[10] [M].北京:中國鐵道出版社,.[11] 傅小日，（續(xù)二）[J].鐵道車輛,(10).45