Design and strength calculation of key components of main transformer and body of high-power electric locomotive
Received:August 08, 2008  
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DOI:10.7511/jslx20093018
KeyWord:locomotive design  topological optimization  finite element
                                      
AuthorInstitution
张昭 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
谷思生 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
王明杰 中国北车集团 大连机车车辆有限公司,大连
王永良 中国北车集团 大连机车车辆有限公司,大连
王松 中国北车集团 大连机车车辆有限公司,大连
唐伟 中国北车集团 大连机车车辆有限公司,大连
朱丹 中国北车集团 大连机车车辆有限公司,大连
吴敬凯 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
方杰 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
江山 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
戴磊 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
亢战 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
吴昌华 大连理工大学 运载工程与力学学部 工程力学系 工业装备结构分析国家重点实验室,大连
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Abstract:
      Finite element method was used for the strength calculations of the key components of the main transformer and the locomotive body of the high-power electric locomotive. Shell and beam elements are used for the numerical modeling of the locomotive body. Cylindrical shell was used to simulate the behaviors of the spring by using stiffness equivalence method. According to the computational results and the results of the topological optimization, the key components of the locomotive body were re-designed to satisfy the strength of the locomotive structure. The whole model of the locomotive consists of more than 340,000 nodes and the freedom degrees are more than 2,000,000. The further computation on the main transformer, in which 3 nodes axis-symmetric elements are used for the screw bolts and tetrahedral elements are used for the suspension bolts, showed that the stress on the first coil of the bolt is the highest. The stress gradually decreases when the location becomes far from the first coil of the screw bolt. In the suspension load case, the high stresses on the transformer occur near the suspension bolts and the stresses of the four bolts on the same installation block are different.