劉敬剛，劉曉峰，杜　濤南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島　266111

車鉤鉤舌數(shù)值仿真分析

劉敬剛，劉曉峰，杜濤
南車青島四方機車車輛股份有限公司，山東青島266111

為了驗證某型車鉤鉤舌的運用可靠性，校核車鉤鉤舌的結(jié)構(gòu)強度，運用NX I-DEAS三維軟件創(chuàng)建車鉤鉤舌實體模型，運用Hypermesh軟件劃分實體網(wǎng)格單元，運用ANSYS仿真軟件的彈塑性分析模塊對鉤舌進行數(shù)值模擬分析，計算結(jié)果表明，車鉤鉤舌的Von Mises應力等效應力小于C級鋼材料的屈服極限，滿足TB/T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范》及該車設計任務書的要求。

車鉤鉤舌；結(jié)構(gòu)強度；C級鋼；屈服極限

如今隨著我國鐵軌運輸?shù)目焖侔l(fā)展，隨著我國建筑行業(yè)的快速發(fā)展，我國鐵軌運輸列車運行速度不斷提高，運行的距離也越來越遠。運輸行業(yè)列車和貨車的總重不斷增加，建筑行業(yè)吊車連掛速度不斷提高，從而使得作用于各種各樣車的車鉤上的縱向力大大增加。因此，為了更好地防止鐵路貨運和客運事故的發(fā)生，更好地由于車鉤疲勞斷裂而造成的鐵路客運和貨運以及建筑行業(yè)吊車分高事故的頻繁發(fā)生，不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)顯得尤為重要。從而充分利用車鉤的鉤舌在緩沖裝置中大型機車與其作工車輛之間、鐵路客運或貨運車廂與車廂之間的連掛牽引力，充分利用它們之間在運行或運作過程所產(chǎn)生的傳遞牽引力，減少或緩解它們之間產(chǎn)生的強大的沖擊力，從而使得車廂與車廂之間保持一定的安全距離，減少安全事故的發(fā)展。同時車鉤作為我國鐵路運輸行業(yè)當中用于連接鐵路機車車輛廂體的關(guān)鍵部件，對于我國鐵路客車或貨車運行安全至關(guān)重要，更是影響到我國鐵路運輸?shù)慕?jīng)濟效益和社會效益。為此，本文以某型車鉤鉤舌為研究對象，對車鉤鉤舌的結(jié)構(gòu)強度進行數(shù)值仿真，以驗證機車車輛車鉤鉤舌的結(jié)構(gòu)強度。

1　不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)的相關(guān)措施

1.1技術(shù)人員要熟知有關(guān)車鉤鉤舌數(shù)值仿真分析的基本算法原理

為了不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)，相關(guān)的技術(shù)人員要熟知有關(guān)車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)的基本算法原理，比如有限元靜強度分析的基本算法原理。相關(guān)的技術(shù)人員必須對車鉤鉤舌的結(jié)構(gòu)強度做好彈塑性分析計算，要針對具體情況采取不同的分析計算方法。比如對于車鉤鉤舌結(jié)構(gòu)強度已經(jīng)給定的應變增量和矢量，技術(shù)人員首先要做到假設這些已經(jīng)給定的量都是彈性應變增量，然后應用彈性應變增量對應的計算原理計算出其所對應的應力增量。但技術(shù)人員要注意的是在再次檢查的時候不能違了屈服準則，要始終保證結(jié)構(gòu)的應力在屈服面之中和在屈服面上，從而保證其正常的運作。但技術(shù)人員要注意做好增量開始時與結(jié)束時應力的變化情況和性質(zhì)情況，從而更好地確定其增量中的彈性和彈塑性的成分。除此以外，技術(shù)人員還應該熟知算彈塑性本構(gòu)關(guān)系、塑性應變增量、更新應力和應變以及應力增量等結(jié)構(gòu)受力情況的基本計算原理，并在此基礎(chǔ)上學會車鉤鉤舌受力分析。

1.2技術(shù)人員要注重對車鉤鉤舌有限元模型的建模工作

為了做好車鉤鉤舌有限元模型的建模工作，技術(shù)人員可以借鑒美國EDS公司的I-DEAS MasterSeries軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)具有功能強大的幾何造型功能，相對于以前比較落后的技術(shù)而言，這個建模效率相對是比較高的。技術(shù)人員可以借鑒這種比較先進的三維實體造型功能，同時可以借助其NX I-DEAS創(chuàng)建鉤舌實體模型圖，這樣比較技術(shù)相對比較先進，安全性比較高，而且經(jīng)濟成本也比較低。但技術(shù)人員在構(gòu)建這種車鉤鉤舌模型的時候，一定不能因為省時省工而忽略車鉤鉤舌中比較小的圓角和倒角結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，從而影響整個車鉤鉤舌的性能。

1.3技術(shù)人員要注重材料屬性及評定準則

車鉤鉤舌采用材料為TB/T2942-1999之C級鑄鋼，材料的屈服極限為：σs≥415MPa，材料的彈性模量E取值為210 000MPa，泊松比μ取為0.3。并且依據(jù)TB/ T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范》規(guī)定，各載荷工況下，其應力值（Von Mises應力）不應超過材料的屈服極限。

1.4技術(shù)人員要注重計算載荷和約束條件

為了不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)，相關(guān)的技術(shù)人員要注重計算載荷和約束條件，分析并計算好車鉤鉤舌牽引和壓縮載荷數(shù)值。以此更好地保證車鉤鉤舌在受到拉力的時候，可以保證使其鉤舌牽引凸緣承受大部

C級鋼的力學性能

分的拉力，護銷凸緣和鉤舌銷做好不要不受力。注重在磨合時期盡量保證車鉤鉤舌的后護銷凸緣和鉤舌銷承受少量的橫向力，但不同部位群毆壓力作用方向自然是法向?？刂坪密囥^鉤舌承受牽引載荷作用的范圍，這種有兩種情況。一種是技術(shù)人員將牽引力大小一般控制為1 225kN左右，其方向為指向鉤舌外部平行于鉤舌的縱向中心線方向。另外一種是技術(shù)人員將車鉤鉤舌壓縮載荷大小控制在1 400kN左右，其方向為指向鉤舌內(nèi)部平行于鉤舌縱向中心線的方向。

1.5技術(shù)人員要做好計算結(jié)果的分析工作

要不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)，相關(guān)的技術(shù)人員要做好計算結(jié)果的分析工作，可以在車鉤鉤舌承受牽引載荷作用下，控制好鉤舌的Von Mises的應力，可以將其最大Von Mises應力控制在389MPa左右，位于鉤舌內(nèi)側(cè)圓弧表面，小于C級鋼材料的屈服極限415MPa，安全系數(shù)為0.94。并將車鉤鉤舌的剪切應力控制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)，最大剪切應力可以控制在340MPa左右，位于鉤舌內(nèi)腕面中間部分，小于C級鋼材料的屈服極限415MPa，安全系數(shù)為0.82。在車鉤鉤舌承受壓縮載荷作用下，技術(shù)人員可以將車鉤鉤舌最大等效應力控制在在鉤舌的內(nèi)腕面兩端以及其沖動臺曲面上，并將最大壓縮Von Mises應力控制在為400MPa左右，小于C級鋼材料的屈服極限415MPa，安全系數(shù)為0.96。

2　結(jié)論

不斷改進車鉤鉤舌數(shù)值仿真技術(shù)，可以使得車鉤在承受牽引載荷和壓縮載荷作用下，車鉤鉤舌的最大Von Mises應力均小于C級鋼材料的屈服極限，滿足TB/ T1335-1996《鐵道車輛強度設計及試驗鑒定規(guī)范》及該車設計任務書的要求，更好地促進我國鐵路運輸業(yè)又好又快的發(fā)展。

［1］宋忠明.車鉤的材質(zhì)與強度［J］.鐵道學報，1985，7（4）：11-12.

U2

A

1674-6708（2015）152-0072-01