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基于ANSYS结果文件的车轮结构强度分析后处理方法研究

许东日  
【摘要】:车轮是铁道机车车辆走行部至关重要的承载部件之一,其疲劳失效引起的后果是灾难性的。新造机车车辆转向架的车轮结构强度需按照UIC510-5或者BS EN13979-1标准进行结构强度评估,传统的车轮结构强度分析方法无法实现分析结果的可视化,本文对以二进制方式存储的ANSYS RST文件直接操作,提取车轮结构强度分析所需原始数据,可以显著提高其分析效率,实现分析方法和流程的标准化,具有重要的工程实际意义。以二进制格式储存的ANSYS RST文件随着其版本的升级,其格式有所不同,本文针对ANSYS12.0~15.0版本RST文件的储存格式,运用OpenMP与FORTRAN编程技术,快速提取车轮应力分析节点和单元信息以及方向应力等。根据用户定义的车轮辐板非孔区域和孔区域节点信息,确定车轮结构强度分析需要进一步处理的节点方向应力集合。基于弹性力学理论,由节点方向应力计算出主应力以及主方向,根据UIC510-5标准将多轴应力转换为单轴应力的方法,求出节点的最大应力、最小应力、平均应力和应力幅,利用Haigh形式的Goodman曲线对车轮辐板非孔区域进行疲劳强度评定;对于非轴对称车轮的孔边节点采用Crossland和Dang Van多轴疲劳准则进行评定;根据von Mises应力评定车轮结构的静强度,获得标识节点疲劳强度和静强度储备的安全系数;将车轮辐板区域最大应力、最小应力、平均应力、应力幅、安全系数和静强度分析结果的安全系数等分析结果数据写成ANSYS RST文件的格式,利用ANSYS后处理器实现车轮结构强度分析结果的可视化。通过C#.NET和FORTRAN的混合编程技术实现车轮结构强度分析人机交互界面的开发,通过集成C#.NET和APDL语言实现基于C#.NET的ANSYS二次开发,实现良好的人机交互功能。本文采用FORTRAN、OpenMP和C#.NET混合编程技术实现了基于ANSYS RST文件的车轮结构强度评定和结果可视化,具有较高的工程实用价值。


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