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機車車體強度分析是機車設(shè)計中非常重要的一個環(huán)節(jié)，主要是針對車體結(jié)構(gòu)的安全性進行理論上的分析和評定。本研究以某型機車車體強度分析為例，從材料利用度和結(jié)構(gòu)安全性的角度，對車體結(jié)構(gòu)強度分析結(jié)果進行可視化探討。
材料利用度是材料的實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)域的靜強度和疲勞強度許用應(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度和疲勞強度的薄弱部位。將車體強度分析的結(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)靜強度分析的結(jié)果通常以有限元分析計算的應(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度計算的結(jié)果分析中，不僅可以描述出結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布情況，同時可以直觀地反映出結(jié)構(gòu)的最危險位置及結(jié)構(gòu)的安全性。
在車體疲勞強度分析中，常用Mooommer-Japer(下文簡稱Moo二)疲勞曲線來對車體的疲勞強度結(jié)果進行描述。根據(jù)車體疲勞強度有限元分析計算結(jié)果，確定車體在規(guī)定計算載荷作用下每個節(jié)點的應(yīng)力變化規(guī)律，通過計算每個節(jié)點的應(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)點的最大等效主應(yīng)力描繪出來，根據(jù)節(jié)點的最大等效主應(yīng)力與相應(yīng)的許用應(yīng)力值的比較，判斷結(jié)構(gòu)的疲勞強度是否滿足要求，同時用表格的形式將較危險區(qū)域節(jié)點的最大主應(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度分析結(jié)果，無法直觀地查看車體結(jié)構(gòu)的疲勞強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)的安全性及疲勞強度的最危險位置，使車體結(jié)構(gòu)疲勞強度分析結(jié)果更具有直觀性和全面性。
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