(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111448876.9 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 中国国家铁路集团有限公司 地址 100036 北京市海淀区复兴 路10号 申请人 中车大连机车 车辆有限公司 (72)发明人 项盼　桂安富　芮斌　柳占宇　 张文春　董志忠　徐继鑫　 (74)专利代理 机构 北京连和连知识产权代理有 限公司 1 1278 专利代理师 刘小峰　杨帆 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/04(2020.01)G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种内燃 机车燃油箱疲劳强度分析方法 (57)摘要 本发明公开了一种内燃机车燃油箱疲劳强 度分析方法， 一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析 方法， 燃油箱承受基础激励振动分析计算模块的 搭建， 通常用于悬挂式燃油箱， 采用随机振动分 析模块； 燃油箱承受交变力等一般激励情况下振 动分析计算模块的搭建， 通常用于承载式燃油 箱， 首先进行谐响应分析， 应包括单位激励和阻 尼设置， 频率范围应大于激励频率范围， 采用 nCode模块进行疲劳损伤计算， 算法选择应该与 SN曲线模型相对应， 平均应力修正选择Goodman 方法。 采用拟静水压强的质量附加方法模拟燃 油， 不需要划分流体网格， 减少了建模和计算成 本， 且该方法不受限于应用软件。 在疲劳强度的 分析中， 计算不同充液比模态， 考虑了燃油对燃 油箱动态特性的影响。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 114662210 A 2022.06.24 CN 114662210 A 1.一种内燃 机车燃油箱疲劳强度分析 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1： 通过技 术方案应用ANSYS  Workbench平台， 建立有限元模型； S2： 求解及后处理分别应用、 静强度分析模块Static  Structural、 模态分析模块 Modal、 随机振动分析模块Rando m Vibration、 谐响应分析模块Harmonic  Response、 振动疲 劳分析模块 nCode SN Vibration； S3： 有限元建模中对液体燃油质量的处理是本发明的核心创新部分， 将液体质量以拟 静水压强方式附加在结构固体单 元上； S4： 假设指定充液比进行计算； S5： 有限元模型建立后应进行模态检查， 即至少7阶的自由模态计算； S6： 由于没有施加约束， 计算结果中应体现出6阶刚体模态， 前6阶固有频率接近0， 一般 小于1E‑3； 7阶以后的固有频率应大于0， 且首 阶非零模态通常出现在刚度较小的内部挡板 位置； S7： 充液模态分析； S8： 谱响应分析； S9： 疲劳强度评价。 2.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 步骤S4 中， 燃油总质量为M， 液面高度为H， 底板面积为Sb， 液面以下燃油箱侧 板及内部挡板面积为 Ss， 则底板附加质量Mb和 侧板附加质量Ms 分别为： 3.根据权利要求2所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 沿高度 H方向n等分， 则从上向下第i层侧板及挡板附加质量Msi为： 充液比为1， 即满箱油情况； 取n＝4， 则侧板及内部挡板分为4层， 自液面向底板依次取i ＝1,2,3,4。 4.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 步骤S7 中， 考虑不同充液比， 应根据前述附件质量分布方法建立不同有限元模型， 根据实际情况进 行约束模态分析。 5.根据权利要求4所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 模态分 析阶数应根据激励频率范围进行选择， 模态分析 频率范围应大于 激励频率范围。 6.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 步骤S8权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114662210 A 2中， 燃油箱承受基础激励 振动分析计算模块搭建， 通常用于悬挂式燃油箱， 计算中比例阻尼 的范围。 7.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 步骤S8 中， 燃油箱承受交变力等一般激励情况下振动分析计算模块搭建， 通常用于承载式燃油箱， 首先进行谐响应分析， 应包括单位激励和阻尼设置， 频率范围应大于激励频率范围， 采用 nCode模块进行疲劳损伤计算， 算法选择应该与SN曲线模型相对应， 平均应力修正选择 Goodman方法。 8.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 步骤S9 中， 根据前述方法计算得到累积损伤， 累积损伤小于1， 认为燃油箱疲劳强度满足要求。 9.根据权利要求1所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 拟静水 压强的质量附件方法不需要划分流体网格， 在疲劳强度的分析中， 计算 不同充液比模态。 10.根据权利要求6所述的一种内燃机车燃油箱疲劳强度分析方法， 其特征在于， 计算 中比例阻尼的选择 范围为0.02 ‑0.05， 结果数据的输出应包括速度和 加速度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114662210 A 3