基于刚柔耦合动力学模型的高速列车铸铝横梁应力状态分析

铸铝横梁是某型高速列车体悬式牵引电机的承载结构,其铝合金铸造结构复杂,同时承载来自车体弹性振动和电机转矩的多源载荷。在实际运营条件下结构的应力状态分析是预测、监控结构承载安全不可忽视的环节。建立车体-铸铝横梁结构耦合动力学模型,以哈大线实际线路工况为条件进行仿真,对比分析基于刚柔耦合模型和多刚体模型的车体加速度响应:刚体模型仅能表征低频下车体的刚体振型,随线路激扰加剧,刚柔耦合模型中弹性体模态被激发,模态响应阶次提高,振动能量增大;将由车体动力学响应计算获得的时域载荷作用于经动载试验校验的铸铝横梁有限元模型,实现瞬态应力状态分析。结果表明:铸铝横梁载荷与车体振动呈正相关性,车体一阶垂向振动、电机转矩和车体菱形变形振动分别是引起多线路条件下垂向载荷、横向载荷加剧的主要因素;在现有模型条件下,结构典型高应力区域最大主应力变动方向角小于5°,呈准单轴应力状态。