手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
鐵道車輛車體結構有限元分析主要有兩種研究方法：1)根據相關評定標準，采用有限元理論和計算機相結合的方法對結構進行模擬分析；2)根據相關評定標準，采用疲勞試驗機對結構進行試驗分析。對比這兩種分析方法，有限元法比較省力、經濟，同時還可以對結構進行改進、優化，是目前國內外強度分析的發展趨勢，尤其在結構設計階段。但是，不管是哪種分析方法，都需要選擇適用于結構的評定標準，這對于結構的強度分析的合理性至關重要。目前，國內外車體強度評定標準主要有：日本規范JISE7106、歐洲標準EN12663-2、國際鐵路聯盟UIC566-3、我國規范TB/T1335-1996以及《200km/h及以上速度級鐵道車輛強度設計及試驗鑒定暫行規定》下文簡稱《暫規》，以國內某型軌道車車體為例，通過對比分析上述這5種評定標準，研究各標準的適用車型以及各自的適用范圍，為今后類似研究提供理論參考，并根據選取的標準對該型車體的強度進行分析，并提出改進措施。
以5種設計規范為依據，對常用計算工況進行對比分析，分析每種規范的適用范圍，研究更適用于評定軌道車車體的設計準則。通過對比5種標準關于垂向載荷的規定：JISE7106標準考慮比較全面，在取值時根據二系懸掛裝置的不同規定不同的垂向載荷，如果是空氣彈簧取其動載荷，如果是金屬彈簧取其動載荷，而其余標準都是一致規定。通過對比：JISE7106標準對車鉤區域處的拉、壓載荷取值較低，并且沒有明確規定端墻區域的3種壓縮載荷.其它標準對縱向載荷的規定基本一致，經試驗表明，在端墻區域壓縮載荷的作用下，車體的安全系數較低。5種標準對扭轉載荷的規定一致：一側固定側施加40kN.m的扭轉載荷，通過5種設計規范的對比：EN12663和《暫規》以及UIC566規定兩點支撐和四點支撐，當四點支撐時還應考慮不均衡因素(三點支撐)，JISE7106規定三點支撐。EN12663和JISE7106對組合工況的規定是車鉤縱向壓縮/拉伸載荷與垂向載荷以及車鉤縱向壓縮/拉伸載荷與垂向最小載荷，UIC566和《暫規》對組合工況的規定是垂向載荷與車鉤縱向壓縮/拉伸載荷同時作用、垂向載荷與車體內外壓差4000Pa氣動載荷同時作用。經分析：日本標準的載荷工況偏低，所以對制造水平和加工精度要求較高，但考慮我國制造水平偏低，為了提高安全系數，選用EN12663或《暫規》，但該車運行速度沒有達到200km/h，故選用EN12663標準作為該型軌道車車體的設計標準。
在有限元模型建立中，按保證精度和控制規模的原則來簡化模型，采用節點藕合的方式模擬構件之間的焊接及鉚接，對車上附加部件按質量塊的方式進行模擬，采用板梁單元建立該型車體的有限元模型，對結構中尺寸較大的承載梁和承載鋼板，例如緩沖梁、中梁、蒙皮等，采用SHEII_63單元模擬，對于結構中尺寸較小的承載梁，例如底架小橫梁、頂梁等，采用BEAM181單元進行模擬。由于車體結構復雜并且尺寸較大，如果采用實體模型進行有限元分析，不僅耗時而且會出現局部應力集中導致分析失敗，為此，采用板梁混合的有限元模型用來分析車體是個很不錯的方法。經過離散處理，其單元數為2432，節點數為4534，最終離散的有限元模型如圖所示。
車體9種載荷工況根據EN12663-2000標準確定，載荷工況如表所示：1)垂向和縱向分析時，在枕梁支撐處的一端施加垂向約束，另一端施加垂向及縱向約束；2)扭轉分析時，在對稱部位處施加反對稱邊界約束。運用有限元軟件ANSYS對車體9種載荷工況下的靜強度進行分析，結果表明：工況8下車體的當量應力是9種工況下最大的，其值為129MPa，出現在車體前端牽引梁與中梁交接處，如圖所示，小于該工況下的許用應力213MPa，所以，車體滿足靜強度的設計要求。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州那泰科技有限公司
本文出自杭州那泰科技有限公司m.xiangzuoxiangyou.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！