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《環(huán)境技術(shù)雜志》2015年第一期
為了考察行李架托架的靜強(qiáng)度,本文進(jìn)行了行李架托架的破壞實(shí)驗(yàn)。將試驗(yàn)件按照實(shí)際承載狀態(tài)安裝在工裝上,通過氣缸和加壓板對(duì)行李架托架前端施加載荷,逐漸增大施加的壓力,試驗(yàn)件開始發(fā)生形變直至斷裂,同時(shí)記錄下整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中的載荷數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行了三次,實(shí)驗(yàn)狀態(tài)及系統(tǒng)示意見圖4,三次實(shí)驗(yàn)的載荷曲線以及試驗(yàn)件的斷裂狀態(tài)見圖5和圖6,由此得到的行李架托架破壞時(shí)承受的極限力信息如表1所示。
2有限元分析
行李架托架的有限元模型通過MSC.Patran2012創(chuàng)建,采用Tet4自由劃分網(wǎng)格,單元的全局尺寸為3mm,最小尺寸為0.6mm,整個(gè)模型單元數(shù)共115671個(gè)。行李架固定端采用位移約束固定,并在前端受力曲面處施加1350N(三次破壞實(shí)驗(yàn)得到的加載極限的平均值)的均布載荷,有限元模型見圖7。
由于行李架最終會(huì)發(fā)生破壞,所以在整個(gè)過程中的材料屬性是非線性的,本文采用雙線性彈塑性模型來模擬,并和單線性模型作對(duì)比。根據(jù)表2給出的材料屬性,有限元分析時(shí)選用各向同性的彈塑性模型,對(duì)于拉桿型材,其原始硬化模量(Hardeningslope)可取為1059MPa[2],屈服點(diǎn)(YieldPoint)為130MPa;對(duì)于端部鑄件,硬化模量也取為1059MPa,屈服點(diǎn)為280MPa,最終根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果得到修正后的硬化模量為28000MPa。計(jì)算結(jié)果見表3,有限元應(yīng)力云圖見圖8~圖10。
3結(jié)論
行李架托架的破壞試驗(yàn)表明,當(dāng)托架前端受力為1350N左右時(shí),托架發(fā)生斷裂破壞,斷裂點(diǎn)一致都為拉桿和底架連接處靠近受力端一側(cè)。
有限元計(jì)算的結(jié)果表明,同樣施加由于線彈性模型在屈服點(diǎn)之后的切線模量要大于真實(shí)的硬化模量,因此計(jì)算出的最大應(yīng)力偏大,超過了材料的斷裂極限;修正前的雙線性彈塑性模型由于硬化模量的取值偏小,因此得到的最大應(yīng)力偏小,小于材料的斷裂極限;修正后的雙線性彈塑性模型得到了與實(shí)驗(yàn)相一致的最大應(yīng)力以及斷裂位置。因此這個(gè)模型可以應(yīng)用于相同試驗(yàn)件的其他有限元分析中。
作者:秦建忠姚春斌張智杰單位:今創(chuàng)集團(tuán)股份有限公司天津航天瑞萊科技有限公司上海分部