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機(jī)車車體強(qiáng)度分析是機(jī)車設(shè)計(jì)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，主要是針對車體結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行理論上的分析和評定。本研究以某型機(jī)車車體強(qiáng)度分析為例，從材料利用度和結(jié)構(gòu)安全性的角度，對車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析結(jié)果進(jìn)行可視化探討。
材料利用度是材料的實(shí)際承載情況與材料的最大許用承載能力之間的對比，反映的是材料力學(xué)性能的使用程度，結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)反映的是結(jié)構(gòu)許用承載能力的可靠性。在車體結(jié)構(gòu)中，由于不同制造材料、不同厚度同種材料和焊縫區(qū)域的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力各不相同，應(yīng)力最高的位置不一定是材料利用度最高或者安全系數(shù)最小的位置。在多種不同厚度和不同制造材料的焊接車體結(jié)構(gòu)中，通過材料利用度和安全系數(shù)云圖能直觀反映出車體靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的薄弱部位。將車體強(qiáng)度分析的結(jié)果以材料利用度以及安全系數(shù)云圖形式給出，使車體強(qiáng)度安全性分析結(jié)果的描述更具有直觀性。
車體結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析的結(jié)果通常以有限元分析計(jì)算的應(yīng)力位移云圖結(jié)果表述出來。從結(jié)構(gòu)的應(yīng)力位移云圖上可以反應(yīng)出結(jié)構(gòu)應(yīng)力最高的位置和應(yīng)力較集中的區(qū)域，但結(jié)構(gòu)的應(yīng)力最高位置不一定是結(jié)構(gòu)的最危險(xiǎn)位置，從應(yīng)力位移云圖中并不能直觀地反應(yīng)出結(jié)構(gòu)的安全性和結(jié)構(gòu)的薄弱部位。
本研究將結(jié)構(gòu)的材料利用度云圖、安全系數(shù)云圖結(jié)合結(jié)構(gòu)的應(yīng)力位移云圖引入車體靜強(qiáng)度計(jì)算的結(jié)果分析中，不僅可以描述出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況，同時(shí)可以直觀地反映出結(jié)構(gòu)的最危險(xiǎn)位置及結(jié)構(gòu)的安全性。
在車體疲勞強(qiáng)度分析中，常用Mooommer-Japer(下文簡稱Moo二)疲勞曲線來對車體的疲勞強(qiáng)度結(jié)果進(jìn)行描述。根據(jù)車體疲勞強(qiáng)度有限元分析計(jì)算結(jié)果，確定車體在規(guī)定計(jì)算載荷作用下每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力變化規(guī)律，通過計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力比可以得出其相應(yīng)的許用應(yīng)力。在Moo二曲線圖中，將應(yīng)力較大節(jié)點(diǎn)的最大等效主應(yīng)力描繪出來，根據(jù)節(jié)點(diǎn)的最大等效主應(yīng)力與相應(yīng)的許用應(yīng)力值的比較，判斷結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度是否滿足要求，同時(shí)用表格的形式將較危險(xiǎn)區(qū)域節(jié)點(diǎn)的最大主應(yīng)力、許用應(yīng)力值、材料利用度及坐標(biāo)等信息列舉出來。
用Mo二曲線圖及表格的形式表述的車體疲勞強(qiáng)度分析結(jié)果，無法直觀地查看車體結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度薄弱部位的分布及其安全性。本研究將材料利用度和安全系數(shù)云圖與Mo二曲線圖及表格的表述一同用于車體疲勞強(qiáng)度分析中，可以直觀地查看車體結(jié)構(gòu)的安全性及疲勞強(qiáng)度的最危險(xiǎn)位置，使車體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度分析結(jié)果更具有直觀性和全面性。
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