Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Railway bogie modal and harmonic analysis

Tomasz Gajowik

Abstract

The main aim of this thesis was conducting modal and harmonic analysis of the railway boogie frame. Calculations were performed by using the Ansys program. This is the advanced engineering tool utilizing finite element method. In this thesis characteristic, analysis and subsequent stages of construction of a railway bogie frame H665-IIRR were presented. By utilizing technical documentation the railway bogie frame was initially constructed by using solid modeling in Solid Works. Subsequently based on solid elements, surface elements were constructed. The first stage of the work describes the process of building the model. Subsequently to this model additional elements were modeled: springs, supports and pipe elements. The springs were fixed to the frame of the trolley and to the pipe elements imitating the wheel set. Railway bogie frame was subjected to a small modification in order to reduce the analysis time and avoid unnecessary problems with geometry imported into the program – Ansys. For the calculation in the next stage the finite element method was used. Also was taken into consideration that the frame is welded. It is also made of metal sheets with varying thicknesses. On the railway bogie frame the finite elements mesh was extended. Subsequently two modal analysis were performed. First for the same frame without any boundary conditions. In the next modal analysis the second model with springs of variable thickness were utilized. The results obtained from the harmonic analysis are presented in graphs. The dependence between amplitude and frequency is showing on these charts and also obtained stresses and displacements are presented in graphical form.
Record ID
WUT44c48cc068e741bea78361819dba8845
Diploma type
Master of Science
Author
Tomasz Gajowik (FACME) Tomasz Gajowik,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Analiza modalna i harmoniczna wybranego wózka kolejowego
Supervisor
Jan Grudziński (FACME/ICME) Jan Grudziński,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Wojciech Sobczykiewicz (FACME/ICME) Wojciech Sobczykiewicz,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
15-03-2012
Issue date (year)
2012
Pages
88
Reviewers
Mariusz Pyrz (FACME/IV) Mariusz Pyrz,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1. Wózek kolejowy, 2. Metoda elementów skończonych, 3. Analiza modalna, 4. Analiza harmoniczna
Abstract in Polish
Celem tej pracy było przeprowadzenie analizy modalnej i harmonicznej ramy wagonu towarowego. Obliczenia zostały wykonane przy pomocy programu Ansys. Jest to zaawansowane narzędzie inżynierskie wykorzystujące metodę elementów skończonych. W pracy została przedstawiona charakterystyka, kolejne etapy budowy wózka wagonu towarowego H665-IIRR i jego analiza. Korzystając z dokumentacji technicznej rama wózka wagonu towarowego została wstępnie zbudowana przy użyciu modelowania bryłowego w programie Solid Works. Następnie na bazie elementów bryłowych zbudowano elementy powierzchniowe. Pierwszy etap pracy opisuje proces budowy modelu ramy. Następnie do tego modelu zostały dobudowane elementy: resory piórowe, wsporniki i elementy rurowe, które miały za zadanie imitować zestaw kołowy. Rama wózka kolejowego została poddana drobnym modyfikacjom w celu skrócenia czasu analizy i uniknięcia niepotrzebnych problemów przy imporcie geometrii do programu – Ansys. Do obliczeń w kolejnym etapie pracy wykorzystano metodę elementów skończonych. Uwzględniono również, że rama jest konstrukcją spawaną, zbudowaną z blach o różnej grubości. Na ramie wózka została rozciągnięta siatka elementów skończonych. Następnie przeprowadzono dwie analizy modalne. Pierwsza dla samej ramy bez żadnych warunków brzegowych. W drugiej analizie wykorzystano drugi model geometryczny z zamodelowanymi resorami o zmiennej grubości. Kolejny etap pracy to analiza harmoniczna, do której został wykorzystany drugi model dodatkowymi elementami (resory piórkowe, wsporniki i elementy rurowe). Analiza harmoniczna została przeprowadzona dla sześciu różnych przypadków obciążeń w zakresie częstości drgań własnych ramy wózka kolejowego. Wyniki otrzymane z analizy harmonicznej zostały zaprezentowane w postaci wykresów przedstawiających zależności amplitudowo – częstotliwościowe oraz w postaci graficznej przedstawiającej naprężenia i przemieszczenia.

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/master/WUT44c48cc068e741bea78361819dba8845/
URN
urn:pw-repo:WUT44c48cc068e741bea78361819dba8845

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page