[发明专利]一种高速铁路轴承动力学分析方法

摘要

本发明公开了一种高速铁路轴承动力学分析方法，首先采用PRO/ENGINEER软件建立轴承装配体三维几何模型，并进行干涉检查；然后通过PRO/ENGINEER与ANSYS之间的接口，将模型导入ANSYS中进行有限元模型建立；其次施加边界约束条件并定义接触；接着根据实际工况，施加载荷；然后调用非线性显示动力学求解器ANSYS/LS-DYNA进行多体动力学分析；最后根据分析结果，评价轴承性能。采用本发明方法能够快速有效检验轴承工作性能、评价轴承结构参数、指导结构优化设计。

主权项

一种高速铁路轴承动力学分析方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）三维几何建模：在计算机中用PRO/ENGINEER对轴承中的零件轴承内外圈、保持架、滚子、中隔圈进行几何建模，并按各个零件间的连接关系，在PRO/ENGINEER中将各个零件的三维几何模型装配成轴承三维几何模型，轴承三维几何模型建模完成后导入PRO/MECHANISM中进行干涉检查；（2）有限元模型的建立：在计算机中通过PRO/ENGINEER与ANSYS之间的软件接口，将建立完成的轴承三维几何模型导入ANSYS中，设置材料属性，采用不同的网格划分方式对轴承三维几何模型中各个零件进行网格划分，从而建立出轴承的有限元模型；（3）在ANSYS中施加边界约束：轴承外圈与固定轴承座固联，限制其X、Y、Z方向的移动，以及绕X、Y、Z轴的转动，轴承内圈与轴联接，限制其绕X、Y轴的转动，将轴承内圈表面定义为SHELL163单元，零件之间接触设置为ASTS，自动面面接触； （4）载荷施加：根据不同工况，使用ANSYS中加载模块，向轴承三维几何模型施加转速、轴向力以及径向力载荷； （5）运动学分析：完成步骤（2）至（4）后，调用ANSYS中非线性显示动力学求解器LS‑DYNA进行多体动力学分析，输出轴承各零件的参数，所述参数包括应力、应变、各零件的运动速度、加速度以及保持架的位移波动；（6）分析评价：根据步骤（5）得到的结果参数，对轴承保持架振动、滚子轴向应力分布、以及内外圈应力分布、变形位移进行分析，若保持架振动过大、滚子边界应力集中严重、内外圈应力过大、变形过大，则对结构进行适当的优化。