静强度仿真计算中车体结构不连续部位高应力的修正
高速客车车体钢结构静强度计算及优化设计
速 度 200 km/h 高速客车碳钢车体钢结构，是中车 浦镇车辆有限公司继速度200 km/h 高速客车不锈钢车 体 后 ，自主研发设计的全新车体钢结构。车体除辊弯件 和 牵 枕 缓 外 ，热 轧 板 采 用 新 型 耐 候 钢 ，车 体 材 料 耐 腐 蚀 性能提高一倍;并在车体钢结构设计中采用全新的防腐 结 构 ，有效提高车体钢结构防腐蚀能力，减少车体钢结 构 全 寿 命 成 本 。车 体 侧 墙 和 端 墙 立 柱 、纵 梁 及 车 顶 小 弯 梁均采用乙型断面，与侧墙板、侧顶板、端墙板均采用电 阻 点 焊 ，从 而 提 高 外 墙 板 平 整 度 。 1 主要技术参数
880 959 200
2 车体钢结构
速 度 2 0 0 k m /h 客车碳钢车体，采用整体承载无中
梁筒形结构，鼓 型 断 面 ，如 图 1 所 示 。车体钢结构采用 模块化设计，由底架、侧 墙 、车顶、端墙六大模块组成，如 图 2 所 示 。各模块间通过电弧焊连接，以保证车体密封
性 ; 侧 墙 板 、端 墙 板 和 侧 顶 板 与 骨 架 主 要 采 用 电 阻 点 焊 。 3 车体强度设计标准
( ) 进行模态分析时，采用无约束的边界条件。 4 . 4 计算结果
初 步 计 算 时 发 现 ，在 端 部 压 缩 的 窗 下 横 梁 处 300 k N 压缩工况下，有侧门端的端门框处应力超过了 材 料 的 许 用 应 力 ，主 要 由 于 端 门 框 采 用 开 口 槽 型 梁 结 构 ，优化后改为封闭的方梁结构，应力明显下降，如 图 5 所示。
图 3 车体有限元模型图
图 4 局部模型图
4.2 计算工况 计算载荷及工况按照《200 km/h 及以上速度级铁
道车辆强度设计及试验鉴定暂行规定》确 定 ，共 计 1 2 个 工况 （见 表 2)。
铝合金地铁车体刚度和静强度仿真及有效性分析
铝合金地铁车体刚度和静强度仿真及有效性分析随着城市人口数量迅速增加，为缓解交通压力，人们对地铁车辆的依赖性日益明显。
如此广泛的应用使得铝合金车体性能的可靠性越来越受社会关注。
然而，重量轻、运量大是铝合金地铁车体的优势，也是产生车体强度问题、结构稳定性问题的主要因素。
本文以某铝合金地铁作车为研究对象，对车体进行刚度、静强度仿真分析，并根据计算结果对车体薄弱部位进行结构改進，使最终设计方案满足车体刚度、静强度要求。
标签：铝合金地铁车体；有限元法；刚度和静强度；结构改进1 引言随着轨道车辆研发技术水平的不断提高，车体轻量化和高速化的需求，在车体新材料和新工艺方面的研究也越来越多，铝合金材料以密度小、耐腐蚀、易于挤压成型和密封性好等优点，铝合金车体也被地铁车辆越来越广泛的应用[1]。
与此同时，车体的性能指标以及设计水平也逐渐成为人们关心的重点。
刚度与静强度是车体性能分析中最基本的内容。
国内外关于车体刚度和静强度的研究，主要有仿真分析法和试验分析法，两者结合紧密、相辅相成。
很数人利用有限元法，对地铁、动车组等车体进行刚度、静强度分析[2-3]。
2 车体有限元模型在创建有限元模型时，充分考虑到了整车设计质量的问题，将对车体的整体及局部的刚度、强度有影响的位置都考虑在内。
利用Hypermesh11.0软件，车体薄壁部件主要以任意四节点等参薄壳Shell181单元为主，用梁单元beam188模拟钢铝之间的铆接，设备质量采用质量单元mass21来模拟，并通过柔性元rbe3模拟与车体的连接关系，最终整车有限元模型离散后共有966869个壳单元（Shell181），1206个实体单元（Solid185），节点总数为858392。
3 车体刚度和静强度分析3.1 计算工况对车体进行有限元计算的8种工况为：垂向超员载荷工况（AW3刚度工况）、最大垂向超员荷工况（1.3×AW3）、纵向拉伸（960KN）+AW3、纵向压缩（1200KN）+AW3、二位端部压缩（150KN）+AW0（上边梁高度处）、二位端端部压缩（300KN）+AW0（窗台高度处）、救援工况（三点支撑）、架车工况（一端吊起）。
211128079_某蓄电池车体有限元计算及静强度试验研究
ValueEngineering图2车体结构有限元模型0引言随着城市轨道交通的不断发展，城市轨道交通工程车辆得到广泛应用，其主要用于地铁车辆段内的调车作业、事故车辆的牵引、供电设备和线路的检测与维修、钢轨的探伤与打磨修复、隧道的清洗等[1-2]。
与地铁线路维护相关的牵引工程车辆是地铁建设、运营筹备、试运行以及正式运营等各个阶段不可或缺的设备。
随着国家对节能、环保要求的不断增强，作为牵引车辆，蓄电池电动工程车的运用不仅仅是简单取代内燃工程车承担应急救援牵引和人员材料运输的任务，而会逐渐成为地铁工程作业车和检测车的动力源和装载平台，如为地铁铣轨车、地铁钢轨探伤车提供牵引动力和作业动力。
它的运用可以极大地降低噪声污染，实现零排放，符合地铁沿线开发对环境的要求，改善隧道内作业环境，解决发动机尾气、噪声对人员身体健康的伤害以及对隧道设施设备污染问题，同时实现了节能降耗的目标。
蓄电池车体为整体承载式结构，主要由车架、功能间、司机室等组成。
其结构主要由型材和钢板焊接而成[3-4]，在运用过程中，在不同工况载荷作用下，车体局部结构应力集中现象严重，刚度较弱，为满足设计要求，采用有限元分析方法对车架进行仿真分析与优化设计，并对其按照相关标准进行静强度试验，以确认车体的静强度和刚度是否能满足有关标准的要求。
1车体主要结构及基本参数车体长度14400mm ，车辆宽度2700mm ，心盘距8800mm 。
车体结构如图1所示。
边梁、主横梁、牵引梁、横梁、纵梁材质为Q420D ，车体蒙皮材料为SPCC 冷轧钢板，车厢龙骨材质为20钢。
其材料参数如表1所示。
2车体结构有限元分析计算2.1车体结构建立方法此次分析计算在有限元分析软件ANSYS 平台中进行，采用APDL 参数化方法建立仿真模型，建模过程中采用空间笛卡尔坐标系。
X 轴和Y 轴位于水平面内，X 轴的正向为运动方向，Z 轴的正向为垂直向上。
车架结构有限元模型如图2所示。
地铁铝合金车体静强度分析以及底架横梁尺寸优化
地铁铝合金车体静强度分析以及底架横梁尺寸优化车体的静强度分析是分析车体性能不可或缺的一部分，静强度分析能够清晰的得出车体在各个工况下应力的分布情况。
文章以某地铁铝合金中间车的底架为研究对象，利用HyperMesh软件建立了该车体结构的有限元模型。
借鉴了国内外的地铁车辆技术标准确定了载荷工况，基于该铝合金中间车车体的结构特点，对车体的底架横梁部分进行尺寸优化，对优化之后的车体静强度以及刚度进行了计算和校验，计算结果均符合材料以及设计要求，在保证车体静强度和刚度符合条件的同时，改进了底架横梁的尺寸，减小了车体的质量，与原车体底架横梁质量相比减小了20.89kg。
标签：铝合金；车体；静强度；尺寸优化Abstract：The static strength analysis of the car body is an indispensable part of the analysis of the car body performance. The static strength analysis can clearly get the distribution of the stress of the car body under various working conditions. In this paper，a finite element model of a subway aluminum alloy middle car is established by using HyperMesh software. Based on the structural characteristics of the aluminum alloy intermediate car body，the size optimization of the frame beam part of the car body is carried out based on the reference to the domestic and foreign subway vehicle technical standards. The static strength and stiffness of the optimized car body are calculated and calibrated. The calculated results meet the requirements of material and design. The size of the underframe beam is improved while the static strength and stiffness of the car body conform to the conditions. The weight of the car body is reduced by 20.89 kg，compared with the frame beam of the original car body.Keywords：aluminum alloy；car body；static strength；dimension optimization引言地铁车是城市轨道交通装备的重要组成部分，高效便捷的轨道交通是缓解我国由于城市人口迅速增长而造成交通巨大压力的首选方案。
HXN3B型(4400马力)交流传动调车内燃机车底架设计
HXN3B型(4400马力)交流传动调车内燃机车底架设计摘要HXN3B机车是大连机车车辆有限公司自主研发的大功率交流传动调车内燃机车。
机车为单司机室，外走廊结构，采用底架承载。
本文主要介绍了HXN3B交流传动调车机车底架的结构设计，以及静强度计算关键词底架端部燃油箱轻量化静强度1 ．前言HXN3B交流传动调车内燃机车车体采用底架承载外走廊单司机室结构，机车由前至后分别为辅助室、司机室、电气室、通风室、动力室、冷却室和制动室。
司机室采用悬浮式减振结构。
机车周边布置走台板及登车和安全扶手。
为安装及检修方便，辅助室和司机室为一体结构，电气室、冷却室、制动室为整体结构，通风室、动力室顶盖为可拆卸结构，侧墙也采用可拆式结构。
机车燃油箱采用与底架一体的整体式结构，燃油箱总容量可以达到7500L。
2 ．HXN3B机车底架结构2.1概述HXN3B交流传动调车机车为底架承载结构，机车装用12V265柴油机，它与底架座梁间采用钢性联接，没有橡胶减震。
在机车运行过程中，势必增强了柴油机对底架的冲击振动，于是就对车体底架的抗疲劳强度及抗振能力等提出了更高的要求。
同时由于机车轴重的限制，车上部件重量却在不断增加，所以机车底架的设计就要求在保证其有足够的强度、刚度的同时还要保证轻量化。
此次根据HXN3B机车的整体强度，轻量化等要求，设计采用底架与燃油箱一体的承载方式。
2.2底架结构底架分为前端部、后端部、燃油箱、中梁、牵引横梁、边梁、底架附件等几大部分组成，主要结构材质均采用Q345E钢。
为了保证机车底架结构的轻量化，底架结构采用薄板进行拼接，通过分析计算进行结构校核及优化。
同时，还要深入研究生产过程中薄板焊接所产生的焊接变形，减少焊缝金属重量，以及采用世界先进焊接制造技术等问题。
2.2.1前后端部机车前后端部结构基本相同，主要起着传递机车的纵向牵引力、制动力及纵向冲击载荷的作用。
端部主要结构由牵引梁装配、斜撑、前端板及一些盖板组成。
静强度仿真计算中车体结构不连续部位高应力的修正
静强度仿真计算中车体结构不连续部位高应力的修正参照AAR标准的规定，对我国铁路罐车车体结构不连续部位由于采用线性算法造成高出材料屈服强度的应力，借鉴Neuber法则等效应力曲线进行修正，并采用修正后的应力对车体结构强度进行评价，使车体结构强度评价更合理。
标签：结构不连续；Neuber法则等效应力曲线；应力修正；评价1 问题的提出铁路货车车体静强度仿真计算一般采用线性算法，对超出材料屈服强度的应力仍按材料的弹性模量进行计算，没有考虑材料非线性的影响，这样会导致车体结构不连续部位在载荷作用下出现很高的应力，远超出材料的许用应力，但这样的应力是不真实的，在现实结构中不会出现，对于这种由于计算方法的局限而造成的高应力到底应该如何进行评价，给我们提出了一个问题。
2 国内外的相关规定2.1 国内的处理方法目前国内铁路货车车体静强度计算及试验标准没有对上述问题给出明确的说法，各公司对该问题的一般做法是对车体结构不连续部位出现超出标准规定许用应力的情况，通过不断优化结构来降低这些部位的应力，直至计算出来的应力达到标准规定的要求。
在我公司80t级轻粘油铁路罐车设计过程中，车体静强度仿真计算出牵引梁立焊缝起始处应力比较大，超出了TB/T1335-1996的要求，为此我们对该部位结构优化进行了大量的工作，最后确定采用在该部位增加两个圆弧形的连接板，连接板分别与枕梁腹板、牵引梁腹板焊接在一起，优化后的结构计算应力满足TB/T1335-1996的要求。
2.2 AAR标准中的规定AAR标准（2007版）CⅡ分册第7章7.7.7.4中指出，由于车体中必然包括结构非常不连续部位，这些部位在载荷的作用下可能会出现局部的材料屈服，在线性有限元分析中没有包括这些部位实际结构中会发生的材料屈服的影响，因此会计算出非常高的应力，但在实际结构中并没有发生很高的应力集中，输出这些高的计算应力是不真实的，因为它们是受分析方法限制的结果而不是结构本身引起的，可以用Neuber法则（《用任意非线性应力-应变法则的剪应变柱体的应力集中理论》做一个真实应力的估算。
地铁头车车体静强度仿真与试验对比及仿真模型修正
地铁头车车体静强度仿真与试验对比及仿真模型修正作者：李娅娜程则岭来源：《计算机辅助工程》2017年第02期摘要：依据EN 1266312010标准对地铁车头车车体进行静强度仿真，并将仿真结果与试验数据结果进行对比，发现两者具有良好的一致性.但是，在一位端窗台压缩工况中，牵引梁缓冲区4个测点位置误差超过30%；基于试验的应变片尺寸与模型网格尺寸差异造成的误差，利用子模型方法对该区域进行网格单元细化，将误差降为5.88%，14.62%，18.99%和7.46%.关键词：地铁；静强度；牵引梁缓冲区；子模型中图分类号： U270.33；TB115.1文献标志码： BAbstract： The static strength of subway head car body is analyzed according to standard EN 1266312010. The comparison of simulation results with test data indicates that they are in good consistency. However， in the No.1 end sill compression condition， the errors of four measuring points of traction beam buffer zone are more than 30%； based on the error caused by the difference between the size of the strain gauge and the model mesh size， the mesh refinement of this zone is performed using sub model method， and the errors are reduced to 5.88%， 14.62%， 18.99% and 7.46%.Key words： subway； static strength； traction beam buffer； sub model0引言随着国民经济的迅猛发展和城市化进程的快速推进，我国城市规模得到空前发展.[1]地铁作为轨道交通形式的一种，已成为各大城市的重要交通工具，并以其运量大、速度快、时间准等[2]许多独特的优势，越来越受到国家和城市的青睐.地铁的另一重大优势是节约土地资源.[3]地铁绝大部分建在地下，很少使用地面用地，这对土地稀缺的大城市来说是“致命”的吸引力.与地面交通相比，地铁的污染最少[4]，地铁列车采用电力驱动，不产生废气排放，因而不会对环境造成污染.由于人们对舒适性要求的不断增加，在地铁车体设计时采取一些改进方案，比如加大侧墙窗口、改进地铁内装材料等，这些都能对车体的强度产生影响；另外，升级换代产生的新车型也需要进行强度校核：因此，对车体强度的研究分析十分必要.有限元分析已被证明是一种经济有效的设计分析手段[5]，可以缩短产品设计周期，节约大量的试验和生产费用等，在轨道车辆车体结构强度分析以及整个车身、车架的设计优化中具有不可替代的作用.有限元分析的正确性和精确性依赖于分析全过程每个环节误差的控制，及其环环相扣的误差积累程度，可能的误差包括：（1）几何模型本身的误差，例如车体各部分几何模型简化及部件之间的连接关系；（2）在有限元模型建立过程中产生的误差，包括网格单元类型与大小、连接关系的处理、边界条件的近似和载荷条件的近似等多种因素；（3）有限元分析中代数方程组求解过程中产生的误差，例如单元刚度矩阵数值积分、迭代求解的近似计算误差、计算机的舍入误差等.为获得可靠的仿真分析结果，应仔细考虑每一步误差对结果的影响，并结合试验测点数据进行结果数据对比，对差别较大的测点可以运用子模型技术进一步修改计算，以期得到更精确的结果数据.本文以某城轨地铁车为研究对象，对比仿真计算与试验测试结果，发现误差的部位及原因，并利用子模型技术修正计算模型，为今后有限元建模和试验对比提出指导意见.1车体结构特点铝合金地铁车体的主体结构由底架、侧墙、端墙、车顶和司机室五大部分组成.车体底架为无中梁结构，主要由牵引梁、枕梁、车钩座和边梁连接角铁组成.车体采用全铝结构，通过一位端和二位端枕梁上面的4个空气弹簧座与转向架构架相连接，整体采用筒形结构，传力结构为整体承载方式，即车体关键受力部位在承受外部变载荷后，通过焊接在一起的型材将外部局部载荷传递到车体各个部位，进而车体发生相应的变形.[68]2车体结构有限元计算2.1车体有限元模型本文地铁车体有限元建模主要以任意4节点薄壳单元（20～30 mm）为主.在车体铆接部位采用BEAM梁单元模拟；在铝合金型材搭接焊接部位采用RIGID刚性单元模拟，该单元特点是刚度较大，不易变形，具有吻合型材间焊缝的实际作用.车体主要设备质量采用质量单元MASS模拟，并用RBE单元吊装在车体相应位置，其他设备以质量单元的形式平铺在地板面上.整车有限元模型离散后有3 843 409个单元和3 260 943个节点.地铁车体的有限元模型见图1.依据车辆标准EN 1266312010中关于车体结构屈服失效的相关内容，对于车体静强度的评定要求为：车体各部件的应力必须小于或等于所选材料的许用应力与安全因数的比值.2.2计算载荷工况和约束根据EN 1266312010标准，对该城轨地铁车进行12种工况的仿真计算，由于篇幅有限，本文特取较为危险的一位端窗台高度位置300 kN压缩工况，960 kN拉伸与整车整备合成工况，1 200 kN压缩与整车整备合成工况等3种工况进行载荷工况说明，载荷工况施加见表1.2.3计算结果使用ANSYS软件对车体进行静强度分析，得到的12种工况仿真计算结果均小于材料的许用应力与安全因数的比值，其中本文所列取的3种危险工况结果为：一位端窗台高度300kN压缩载荷工况下的最大von Mises应力为215 MPa，发生在一位端门角位置；960 kN拉伸与整车整备合成工况下的最大von Mises应力为102 MPa，发生在司机室立柱母材处；1 200 kN压缩与整车整备合成工况下的最大von Mises应力为148 MPa，发生在司机室立柱母材处.该城轨地铁车车体的静强度满足设计要求.3仿真计算与试验数据对比分析将这3种工况的样车试验结果与仿真计算结果进行对比，发现2种结果具有很好的一致性.本文特取应力值较大的一位端窗台高度位置300 kN压缩工况进行结果数据对比说明.3.1试验概况在正式试验前，应至少进行2次预加载，载荷应分阶段增加，直到最大载荷，以消除结构内应力，然后进行正式试验.载荷施加方式见图2.在城轨地铁样车的静强度试验中，车体支承在4个空簧位，空调质量以配重方式施加到空调位置，吊装和内装结构质量通过配重进行补偿，均布载荷通过多个气缸垂直施加在枕木上，最终传递至车体地板.垂向载荷试验步骤为：（1）传感器信号清零；（2）逐步施加垂向载荷至m0；（3）采集数据；（4）逐步施加垂向载荷，使得车体总质量等于m1；（5）采集数据；（6）卸掉垂向载荷；（7）检查传感器信号是否回到零位.其中：m0为准备好用于试验的车体质量；m1为整备状态下的车体质量.纵向载荷通过纵向加载设备施加在一位端侧墙竖梁腰带高度位置.重点对比考察部位测点位置见图3.3.2试验对比一位端窗台高度300 kN压缩工况试验与计算结果的对比见表2，相应的直方图见图4.由静强度试验结果与仿真计算结果对比可以看出2种结果具有很好的一致性，说明车体静强度仿真模型可以很好地反映车体结构的实际传力特性和车体的实际承载能力.总体来看，多数点的试验结果与仿真结果很接近，误差大多在10%左右，但个别测点误差较大，具体为：测点E1480，E1482，E1490以及E1500误差分别为44.63%，18.14%，49.02%和33.00%.原因可能是试验中应变片尺寸为3 mm，而牵引梁缓冲区在有限元计算中的单元网格大小一般为20 mm 左右，因此当应变片处于应力梯度变化较大区域时，实测应力与计算值会产生误差，使其计算精度出现过大偏差.为验证此原因，采用子模型方法对此区域重新进行网格细化，以此提高计算精度.4基于子模型的试验对比子模型法又称切割边界法或特定位移法，是一种基于圣维南原理精确计算结构中细部构件的方法.圣维南原理表明，在边界上进行实际载荷的等效，应力和应变只会在切割边界处变化，只会影响边界近处（局部区域）的应力，对远离边界区域的应力没有明显影响.[9]该原理用整体模型切割边界上的位移作为子模型的位移边界条件，对子模型进行重新计算，得到更精确的结果.[10]4.1子模型建立将子模型从整体模型中截取出来，对子模型中的牵引梁缓冲区域进行局部网格细化（网格大小为6 mm）以提高计算精度.子模型共划分296 914个单元和225 334个节点.整体模型与子模型在牵引梁缓冲区网格密度对比见图5.4.2试验对比分析计算结果对比见图6.通过计算可以看出，整体模型和子模型在牵引梁缓冲区应力值分布的方向和位置基本一致.在测点E1480，E1482，E1490以及E1500上，由子模型计算出的结果应力值分别为-41.40，-29.00，-29.05和-29.23 MPa，相对整体模型来说更接近测点的测试值，将计算值与测试值的误差由44.63%，18.14%，49.02%和33.00%降为5.88%，14.62%，18.99%和7.46%，说明在子模型中对重要部位的网格单元进行细化不仅可减少计算时间而且大大提高计算精度，为试验对比分析时个别误差较大点重新验证提供高效的验证方法.5结论（1）给出城轨地铁车头车车体的一般建模方法，车体静强度von Mises应力值均小于材料的许用应力，车体结构强度满足设计要求.（2）根据试验数据，进行仿真分析结果与试验数据的对比分析，发现两者具一致性很好，因此，所建立的有限元仿真模型能有效反映车体结构的实际传力特性以及车体的实际承载能力.（3）在建模过程中，为使得计算应力与测试应力的误差减小、提高计算精度，应对一些重要部位（如牵引梁缓冲区等）进行有限元建模时使用精细化网格单元.（4）在进行试验结果与仿真计算结果对比分析时，对于应力梯度变化较大区域应考虑由于应变片较小但模型网格单元较大所引起的误差，必要时可运用子模型方法重新计算进行验证.参考文献：[1]张翔. 城市化与道路客运发展关系研究[D]. 西安：长安大学， 2010.[2]周忠于. 地铁工程项目融资研究[D]. 长沙：中南大学， 2010.[3]周奕玲. 地铁地下空间商业利用的优势与建议[J]. 才智， 2013（14）： 13.ZHOU Y L. 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客车转向架构架结构强度仿真计算分析及优化
客车转向架构架结构强度仿真计算分析及优化作者：米莉艳姬芳芳陈彦宏来源：《中国科技博览》2014年第26期摘要：为了得到精确数值解，根据UIC515-4 确定的构架强度计算载荷工况，利用大型有限元分析软件ANSYS对客车焊接结构转向架构架进行了有限元计算分析，并根据静强度计算结果对构架结构进行了优化。
关键词：转向架构架；仿真计算；静强度【分类号】U260.3311 前言随着铁路运输速度的快速发展，转向架的安全性能也越来越重要。
为保证转向架在正常运行中的安全可靠性能，设计之初对转向架构架及其关键受力件进行强度和刚度校核分析显得尤为重要。
本文采用有限单元法，对其进行计算分析，并根据计算结果，对构架结构进行适当的优化和改进。
2 转向架主要技术参数及结构特点本客车转向架系宽轨转向架系列，其轨距为1676mm。
转向架构架为整体焊接结构，其构架为“H”型结构，主要由侧梁、横梁、制动吊座、横向止挡座及牵引拉杆座、减振器座等部件组成。
其中，横梁采用热轧无缝钢管；侧梁和纵向梁采用不同厚度的钢板组焊成箱型结构梁，其内部适当位置布置有筋板；横向止挡则主要由立板和挡板组成；而牵引拉杆座、定位转臂座、垂向止挡座均为锻造加工件，并通过焊接与构架连接在一起。
客车转向架构架各钢板所用材料为Q345-E，其余部位所用材料为Q345-D。
图2-1 构架总体结构3 转向架构架上的载荷及计算工况根据标准UIC515-4《客运车辆转向架—走行部转向架构架结构强度试验》（以下简称UIC515-4）规定，作用在转向架构架上的载荷主要包括超常载荷和正常运营载荷。
考虑超常载荷作用主要是考察转向架在运用过程中最大超常载荷作用下，构架不会发生永久变形，对构架的静强度进行考核。
超常载荷作用下的计算工况如表3-1所示。
考虑模拟运营载荷主要是考察转向架在实际运营载荷作用下，构架不会出现疲劳裂纹，对于构架的疲劳强度进行考核。
正常运营载荷作用下的计算工况依据标准UIC 515-4确定。
汽车车身结构强度问题的检测与改善建议
汽车车身结构强度问题的检测与改善建议在汽车行驶过程中，车身结构的强度是确保行车安全的重要因素之一。
然而，随着车辆的使用时间增长和道路环境的变化，车身结构的强度可能会出现问题，从而影响行车的稳定性和安全性。
本文将探讨汽车车身结构强度问题的检测方法，并提出相应的改善建议，以提升汽车行驶安全性。
一、汽车车身结构强度问题的检测方法1.1 静态强度测试静态强度测试是一种常用的车身结构强度检测方法，通过施加静力或压力加载车身不同部位，评估其抗弯曲和抗压能力。
可以通过在车身不同位置放置测力传感器，测量受力时的应力和变形情况，以确定车身结构的强度。
1.2 动态强度测试动态强度测试是模拟实际行驶条件下的检测方法，通过模拟车辆在不同道路条件下的震动和冲击，评估车身结构的抗震性和耐久性。
该测试可以使用振动台或者模拟装置，模拟车辆在不同速度和路况下的实际运行情况，以及紧急刹车等情况下对车身结构的影响。
1.3 有限元分析有限元分析是一种基于数值模拟的虚拟测试方法，通过将车身结构划分为有限个小单元，建立数学模型，模拟受力情况，得出车身结构的强度分布和受力集中区域。
该方法可以预测车身的强度问题，并在设计阶段优化车身结构，提前解决潜在问题。
二、改善车身结构强度的建议2.1 优化材料选择车身结构的强度与所选用的材料密切相关，因此，在设计和制造过程中，应优先选择高强度材料和新型复合材料。
这些材料具有更好的抗拉、抗弯和抗冲击性能，可以显著提高车身结构的强度。
2.2 加强结构连接车身结构的连接部分是强度薄弱环节，容易出现疲劳断裂或失效。
因此，在设计和制造过程中，应该加强结构连接点的支撑和补强，采用更可靠的连接方式，如焊接、螺栓连接等，确保连接部分的强度和稳定性。
2.3 增加支撑结构对于大型汽车或SUV等高辆身车型，应增加支撑结构来加强车身的强度。
例如，在车身底部增加横梁或加强支撑柱的设计，可以提高车身整体的刚性和稳定性，减少车身扭曲和变形。
汽车变速器壳体悬置连接处静强度分析与设计改进
图1 变速器壳体裂纹部位示意图速、急减速以及急转弯等工况时，由于惯性作用，变速器悬置承车辆在颠簸路面行驶时，悬置受到路面冲击力的影响。
因此，变速器壳体悬置部位受力状态极为复杂。
为了进一步确定壳体悬置结构的薄弱点，项目组对发生故障的壳体进静态拉伸试验装置主要由变速器壳体、液压缸和测试工装等组成。
其中拉伸载荷来自液压油缸的压力，油缸通过液压顶杠作用在测试工装上的环形面上。
为分析悬置部位在不同方向的静强X、Y、Z三个方向（图2a）。
根据变速器壳体拉伸方向安装好试验台，分别对X、Y、Z三个方向进行拉伸试验，调节液压控制旋钮，逐渐增加液压压强，观察前壳体悬置直至壳体出现裂纹。
试验过程如图2b～图2d所示。
置与端面连接处。
试验过程中，图3中红圈标记的某处最先产生裂纹。
随着拉伸力的增大，裂纹沿着悬置结构与壳体下端面连接面扩展，最终造成壳体破坏。
这与图2 变速器壳体拉伸试验图4 网格模型图表1 接触关系表图3 Z方向拉伸试验壳体破坏图接触对接触方式接触描述螺栓头与测试工装内表面No Separation允许接触表面之间发生微小的切向移动螺栓头与测试工装内表面No Separation允许接触表面之间发生微小的切向移动螺栓头与测试工装内表面No Separation允许接触表面之间发生微小的切向移动螺栓与螺孔Bonded绑定，不允许有相对移动螺栓与螺孔Bonded绑定，不允许有相对移动螺栓与螺孔Bonded绑定，不允许有相对移动测试工装外表面与前壳体悬置结构表面Rough允许接触表面之间发生法向移动之前壳体故障的部位是一致的。
因此，可认为该悬置部位在Z方向的承载能力最差，是结构的薄弱点。
因此，项目组接下来主要针对变速器Z方向拉伸强度进行分析。
3 壳体静强度CAE分析上述拉伸试验为变速器悬置部位的静强度设计提供了一个参考基准，接下来项目组通过CAE方法进行建模。
首先建立变速器壳体几何模型，壳体内部的油道、定位销孔和倒角等细小结图5 接触关系示意图模型载荷根据拉伸试验断裂时的加载力进行加载，将拉伸载荷加载在测试工装上，方向沿Z方向垂直向上，加载力为41 376 N。
动车组车体静强度及疲劳失效分析
动车组车体静强度及疲劳失效分析摘要：动车组车辆在车体设计与试验过程中，要对车体结构模型针对实际运行工况及轮轨关系做模态分析，并对车辆试制模型做一系列强度试验，目的是为了保证车体外壳在实际运营环境中避免未知及不可接受的动态冲击，在做模态分析时要考虑其车体扭转及垂向弯曲性能，确保车体在模拟实际运行时的刚度，从而确保行车安全与乘客安全。
关键词：动车组车辆强度试验模态分析行车安全1、前言车体结构在生产制造后利用试验台设备对车体结构进行车体静强度试验、车体气密强度试验、模态以及整车模态（具体试验内容根据客户要求）等试验，同时也可兼顾车上关键部件（如过渡车钩、车体底架横梁、吊装结构、端部结构等）的强度等试验要求。
车体静强度试验台可以进行高速列车、中低速客车、城轨车车体静强度试验、垂向、扭转、抬车、顶车、端墙事故等工况加载试验。
具体包括：垂向载荷试验、纵向载荷试验、扭转载荷试验、顶车试验、抬车试验、车体气密性试验。
具体如图1所示。
图1 车体强度试验台本文旨在针对设计阶段对车体进行模型设计结束后，使用计算机辅助软件对所设计的模型加载一系列动态运营环境因素，通过分析得出仿真结果，针对仿真结果判断所设计结构的合理性，从而将风险及结构优化控制在设计阶段，避免成本浪费及人力损耗。
动车组车体模态分析如图2所示。
图2 动车组车体模态分析2、车体疲劳研究由于越来越多的人选择高速动车组作为出行方式，车辆受到的实际载荷也越来越大，加上车辆速度的提升，车辆高速行驶时的自身振动以及外部因素会对车身自身缺陷以及制造缺陷进行放大，当这种缺陷积累到一定程度时就会导致承载构件产生裂纹，引起疲劳破坏，影响车体机构安全可靠性对车辆行车安全以及旅客人身安全带来影响。
以高速动车组车体为研究对象，根据二维图模型生成三维模型以及建立有限元分析模型；依据EN12663标准确定各工况下的载荷并且在有限元分析软件中进行加载计算，进行该型动车组整车车体的静强度分析以评估其设计是否合理。
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验
某铁路车辆车架结构设计及静强度计算与试验1. 引言1.1 研究背景随着铁路运输的发展和需求的增加，对于车辆车架结构设计的要求也日益提高。
传统的车辆车架结构设计已经不能满足现代铁路运输的要求，需要根据实际情况进行优化和改进。
对于车辆车架结构设计及静强度计算与试验的研究具有重要意义。
本研究旨在通过对车辆车架结构设计原理、设计参数分析、静强度计算方法、静强度试验设计以及试验结果分析等方面的研究，深入探讨车辆车架结构设计及静强度计算与试验的关键问题。
通过这些研究，可以为铁路运输的安全性和效率提供科学的支撑和可靠的保障。
【2000字内容到此结束】1.2 研究目的车辆车架是铁路车辆中承载和支撑车辆自重和运行载荷的关键组成部分，对车辆的安全性和稳定性起着重要作用。
本研究旨在通过对车辆车架结构设计及静强度计算与试验的研究，提高车架的设计质量和静强度性能，确保铁路车辆在运行过程中的安全性和稳定性。
具体研究目的包括：（1）探究车架结构设计原理，深入了解车架结构的组成和设计要求，为后续设计工作提供理论依据；（2）分析车辆车架设计参数，了解不同参数对车架结构强度和稳定性的影响，优化设计参数选择；（3）研究静强度计算方法，建立车辆车架的静强度计算模型，评估车辆在静载条件下的强度性能；（4）设计车辆车架静强度试验方案，验证计算结果的准确性和可靠性；（5）分析静强度试验结果，评估车辆车架的实际静强度性能，为进一步优化设计提供参考。
通过本研究将全面提升车辆车架的设计水平和静强度性能，确保铁路车辆运行的安全性和稳定性。
2. 正文2.1 车辆车架结构设计原理车辆车架结构设计原理是指在设计车辆车架结构时需要考虑的基本原则和规定。
车辆车架是支撑整个车辆重要结构的一部分，其设计原理包括以下几个方面：车辆车架结构设计需要满足车辆的使用要求，包括承载能力、稳定性和安全性等方面。
要考虑到车辆在运行过程中所受到的各种力学作用，确保车辆在各种工况下都具有足够的强度和刚度。
车体强度仿真分析方法研究
车体强度仿真分析方法研究摘要：本文以某铝合金车体结构为基础，建立其有限元模型，对车体静强度试验进行仿真分析，通过对比不同单元类型和边界条件下的计算结果，最后选取合适的模拟方式，确保仿真结果的准确度。
关键词：城轨；动车组；车体；强度1 车体强度计算车体静强度计算中失衡抬车工况较为恶劣，计算结果和实际偏差较大，仿真结果可信度低，故选取上述工况对其仿真方法进行详细对比研究。
如图1.1所示，采用多层板材叠加的方式，来提高架车区域的承载能力。
由于在受压情况下，两板边因焊接可视为一体，而板内仅有面法向位移保持一致，其余两向因板变形而具有各自的位移，因此在有限元建模处理时，该区域常采用CP耦合方程的方式来模拟上下板材的线性接触关系，即两板边缘角焊缝约束三向平动自由度CP 单元，中间区域约束垂向自由度CP单元，该工况模拟当转向架抬车时，由于一处架车区故障抬高10mm 导致失衡，对应有限元模型在四处架车区给予固定约束，其中一处垂向位移10mm；转向架质量通过施加集中力于其质心处，并通过rbe2单元连接对应车下吊挂点位，经ANSYS计算得到应力分布云图，如图1.2所示，最大应力549MPa，远超铝合金屈服强度，从直观上看是由于铝合金材料强度低或板材太薄导致，但从有限元基本理论分析可知，虽然两板件通过CP单元模拟线性接触，但壳单元只有中性层一层节点，且单元只是在节点之间传递信息，应力等结果均通过节点位移外推而来，因此即使在下板面施加位移约束，与之相连的壳单元也因与约束边界相连而不产生应力，其节点位移信息直接传递到上层节点，故在应力图中该区域为蓝色无应力，下板完全失效。
2 模拟方法研究与改进通过上节分析可知，由于壳单元只有一层节点，在约束条件附近如果采用传统的耦合方式模拟会造成板材失效，模拟结果较差，为了验证此结论，选取一简单的两板边焊算例，如图2.1所示，两板边缘角焊连接，板下及两侧固定约束，整体垂向承载。
其中（a）图采用传统的耦合方式连接，（b）中结构删除小板，通过ANSYS计算两种情况下应力分布一致，可知耦合连接的小板完全失效，在结构中等效于不存在，因此以往处理此类结构区域时，对应网格节点不仅没有起到任何有效作用，还浪费了大量的时间，工作效率低，模拟结果不准确，因此可以考虑，在约束附近的板焊接直接采用局部加厚的建模方法，即在多层叠板的位置，给壳单元更大的厚度。
动车组车体静强度计算分析及试验
动车组车体静强度计算分析及试验赵卫华【摘要】本文介绍了新一代时速250公里动车组车体静强度的有限元计算,根据计算结果了解掌握应力集中的部位,通过车体静强度试验验证是否满足EN12663-1:2010《铁路应用—轨道车辆车体结构要求—第一部分:机车和客车》的要求,证明我们设计的车体结构是合理的、安全的,该车型的后续研发工作才能进行,因此车体静强度的计算和试验必须进行,帮助我们解决设计缺陷、制造缺陷等诸多难题.本文同时对车体静强度试验的过程进行了详细论述,提出了试验方法以及试验工艺手段的改进.【期刊名称】《信息记录材料》【年(卷),期】2016(017)003【总页数】3页(P79-81)【关键词】静强度;铝合金;车体;有限元;ansys;应力集中;应变片;数据分析;数据采集【作者】赵卫华【作者单位】中车唐山机车车辆有限公司河北唐山 063035【正文语种】中文【中图分类】U26随着国内高速铁路发展方式的转变，“十二五”期间高速动车组的需求将从以前的以时速300～350公里动车组为主转变为以时速200～250公里动车组为主，设计生产CRH3A动车组。
铝合金车体设计完成后生产了试验样车，试验样车必须经过车体静强度试验，满足EN12663-1:2010《铁路应用—轨道车辆车体结构要求—第一部分：机车和客车（P-Ⅱ）》的相关要求，才能证明我们设计的车体结构是合理的、安全的，该车型的后续研发工作才能进行，因此车体静强度的计算和试验必须进行，帮助我们解决设计缺陷、制造缺陷等诸多难题。
车体主要技术参数如下：1）车体长度：23860mm； 2）车体定距：17375mm；3）车体宽度：3300 mm； 4）车体高度：3900mm；车辆超员总重（不包括转向架重量）42t，车体部件材料为铝合金。
建立CRH3A型动车组Mc车车体有限元模型时，凡是对该车整体刚度及局部强度有贡献的结构，都予以考虑。
为了计算的准确性，模型构成以任意四节点薄壳单元为主，三节点薄壳单元为辅。
疲劳仿真方法解决车身局部开裂.
疲劳仿真方法解决车身局部开裂
目前在汽车开发过程中只考虑静态强度和刚度已远远不能满足设计和使用的要求。
在汽车所有的系统及总成部件破坏中,8 0 00以上为疲劳破坏,所以在汽车开发中耐久性设计是必须考虑并实施的。
本文通过对耐久性疲劳寿命分析理论的深入研究,主要介绍汽车车身结构的CAE疲劳寿命仿真分析流程、多通道道路载荷谱采集与处理方法以及利用FEMFAT仿真分析软件的多轴分析技术预测零部件在实际道路载荷作用下的疲劳寿命以及安全系数。
通过对商用车驾驶室前端减震限位处局部结构的疲劳损伤分析,对初始结构进行拓扑优化,并对分析结果进行道路试验验证,分析结果与试验结果具有很好的一致性,此设计方案已经应用到产品设计中。
B型不锈钢地铁车体静强度仿真计算与试验对比研究
B型不锈钢地铁车体静强度仿真计算与试验对比研究发布时间：2022-12-28T02:43:35.271Z 来源：《工程建设标准化》2022年16期8月作者：王鹏，赵文平，李影，王立刚[导读] 针对某B型地铁Mp车车体，建立了有限元模型王鹏，赵文平，李影，王立刚（中车唐山机车车辆有限公司产品研发中心，河北唐山 063035）摘要：针对某B型地铁Mp车车体，建立了有限元模型，依据EN12663标准中进行了静强度仿真计算和试验验证；并对比了仿真结果与试验数据，分析了误差产生的原因；然后修正了仿真模型，为今后的相关计算校核提供了有效的借鉴和一定的经验。
关键词：车体有限元计算静强度试验误差分析中图分类号：U270.2 文件标识码：A 0 引言随着经济的发展和城市化进程的加快，轨道交通压力随之增长。
地铁作为一种主要的轨道交通形式，具有运量大、时间准确等优势，因此越来越多的城市都大力发展地铁，来缓解交通压力[1]。
有限元分析是一种经济有效的设计分析手段，具有可缩短产品设计周期、节约试验和制造费用等优点，在轨道车辆的车体结构强度分析以及优化中起到十分重要的作用[2]。
判断有限元分析结果准确性的一个普遍的方法，是将仿真计算结果与试验测试结果进行对比。
本文针对某B型不锈钢车体，采用通用有限元软件Hypermesh建立车体的有限元分析模型，依据EN12663标准对车体结构的静强度进行分析评价，将对应工况下应力值较大的测点的有限元仿真计算结果与试验的测点数据进行对比，讨论并分析误差产生的原因。
并依据试验数据对仿真模型进行修正计算，从而为今后的相关设计及校核提供有效的借鉴和一定的经验。
1 车体结构组成该地铁为B型不锈钢车体，由底架、侧墙、车顶及端墙4部分组焊而成。
牵枕缓部位主要采用的高强度结构钢Q355焊接，其余部件采用车辆专用不锈钢材质SUS301L系，主要焊接方式为电阻点焊和弧焊。
车辆的主要技术参数如表1所示。
2 车体有限元计算2.1 有限元模型运用有限元前处理软件HyperMesh对车体有限元模型进行网格划分。
汽车摆臂静强度仿真分析方法和评价指标
摆臂静强度仿真分析方法和评价指标1范围本标席规定了摆臂降演度仿真分析的分析方法和评价指标.本标准适用于本公司各系列车型的摆曾等强度分析, 2术语和定义卜列术语和定义适用于本标准.2.1摆智swing arm汽车悬架系统的导向和传力元件，将作用在车轮匕的各种力传递给车身，同时保证车轮技-定轨迹运动,拱杵分别通过球饮及衬套把车轮和车身弹性的连接在,起.2.2强度intensity构件在外力作用卜抵抗永久变形的能力，是衡是构件本身承载能力（即抵抗失效能力）的重要揩标, 是机械零部件应该满足的基木要求.2.3应力stress受力物体截面上内力的柒度，即单位面积上的内力,2.4惯性释放inertia reliefWSCNastran中的•个高级应用，允许对完全无约束的结构进行津力分析。
3分析方法3.1分析工具分析T具包括，a）前处理：Ansa或HypcrMc sh软件;b）求解湍；YSC.Nascran软件；c）后处理：HypcrVicw软件B3.2分析流程 3 2.1分析输入分析输入包括模型输入和分析数据输入，具体如卜，a）兑整的摆卷达成CAD模型及其对应的明细表（包含零部件所用材料信息）：灯）撰善祥痴度分析所需的亢整数据愉入详见附录A中的表A. 1和表A. 2,3.2.2几何处理对委托方提供的CAD模型进行必要的儿何清理T作.323有限元模型建立强度分析所需的有限人模型必须严格侬据输入的CAD模型，按照建模标准进行建模,模型中摆替本体采用SOLID或/SHELL单儿模拟：焊缝采用RBE2单“模拟：螺栓:连接采用RBE2单兀模拟。
摆除行阳元模型如图1所不.图1摆皆有限元模型3.2.4材料属性将正确的材料属性（密度、伸性模这、泊松比）赋予仃限兀模型。
325边界条件3 2 5 1栽荷在Adans中建立悬架的多体模型，在标准载荷T况卜.进行计算.提取出各T况卜硬点处的载荷（力Fx、Fy、Fz,力矩Tx、Ty、Tz> ,施加在各便点处.悬架的多体模型如图2所示a3252约束采用惯性释放原理分析撰辑静用度，无需加狗束a326提交运算从Ansa或HyperMesh中导川中性文件.运用MSC. \a$tran求解器迸行求解，3.2.7结果检查运用HyperView对分析结果进行后处理，并根据力学知识、有限兀理论、相关标准对计算结果进行遒慎判断，并依抿计算结果，结合力学理论、遗计、T艺等多角度出发提出改善建议.图2 Adams多体模型4评价指标•各零部件最大应力也不得高于材料屈服惧度（不同部件可取•定安全系数），后大于屈服强度即视为不合格：附录A（规痘性附录）CAE分析数据输入清单CAE分析数据输入清单见表A」、M 2- 表A.1 CAE分析数据谕入清单。
基于静强度试验的仿真分析报告
依据试验大纲提供的质量加载方案，对整车有限元模型进行了调整，为了对比强刚度分析的结果，制定了四种模型计算方案,。
侧围玻璃+侧围蒙皮+顶盖蒙皮+前后围玻璃+前后围玻璃=1.06吨，方便描述设为m1，方案如下表所示：
图1 加载方案
分析结果：
选取弯曲和扭转两种工况进行对比，图2为标准状态下弯曲工况的应力图，图3为弯曲工况的应力对比图，图4为标准状态下扭转工况的应力图，图5为扭转工况的应力对比图，从图中可以看出：
1) m1对骨架整体应力影响并不大，前后相差约20Mpa ；
2) 动载荷系数线性放大了应力值，对应力整体分布趋势没有影响。
前部，200kg
中部，600kg 后部，200kg
图2 标准状态下弯曲工况应力图
图3 弯曲工况应力对比
图4 标准状态下扭转工况应力图
方案3
方案4
方案3 方案4
图5 扭转工况应力对比。
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目前 国内铁路货车车体静强度计算及试验标 准没有对 上述 问 题 给出明确的说法 ， 各公 司对该问题的一般做法是对车体结构不连
续 部 位 出现 超 出标 准 规 定 许 用应 力 的情 况 ， 通 过 不 断 优化 结 构 来 降
低这些部位 的应力 ， 直至计算 出来 的应力达 到标准规定的要求 。在 我公司 ８ ０ ｔ 级 轻 粘 油铁 路罐 车设 计 过 程 中 ， 车体 静 强 度 仿 真 计 算 出
１ 问题 的提 出
铁路货车车体静强度仿真计算一般采用线性算法 ， 对超出材料 屈 服 强 度 的应 力 仍 按 材料 的 弹性 模 量 进行 计 算 ， 没有 考 虑 材 料 非线 性 的影响 ， 这样会导致车体结构不连续部位在载荷作用下 出现很高 的应 力 ， 远 超 出 材料 的许 用 应 力 ， 但 这 样 的应 力 是 不 真 实 的 ， 在 现 实 结 构 中不会 出现 ， 对 于这 种 由于计 算 方 法 的 局 限 而造 成 的高 应 力 到 底 应 该 如何 进 行 评 价 ， 给 我们 提 出 了一个 问题 。
牵 引 梁 立焊 缝 起 始 处 应 力 比较 大 ，超 出 了 Ｔ Ｂ ／ Ｔ１ ３ ３ ５ — １ ９ ９ ６的要 求 ， 为 此我 们 对 该部 位 结 构 优 化 进 行 了大 量 的工 作 ， 最 后 确 定采 用 在 该
部位增 加两个圆弧形的连接板 ， 连接板分别与枕梁腹板 、 牵引梁腹 板 焊接在一起 ，优化后 的结构计算应力满足 Ｔ Ｂ ／ Ｔ １ ３ ３ ５ — １ ９ ９ ６的要
Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法则 等 效应 力
与Ａ Ａ Ｒ标 准不 同 ，我 国 Ｔ Ｂ ／ Ｔ １ ３ ３ ５ — １ ９ ９ ６对 车 体 静强 度 考 核 是 采用 材 料 的许 用 应 力进 行 ， 各 工 况 的 许用 应 力 由材 料 屈 服 强度 除 以 相应 的安全系数确定。 对线性计算而言 ， Ｔ Ｂ ／ Ｔ １ ３ ３ ５ — １ ９ ９ ６的安全系数 可以转化 为载荷系数 ， 在 车体静强 度计算 时 ， 参照 Ａ Ａ Ｒ标 准 ， 对各 工 况 的 计算 载荷 均 乘 以相 应 的 载 荷 系 数 （ 取 各 工 况 相 应 的安 全 系 数） ， 计算应力超出屈服强度时进行应力修正 ， 然后采用材料的屈服 强 度来 考 核 车体 强 度 。 Ａ Ａ Ｒ标准 中给 出 了屈 服强 度 为 ３ ４ ５ ＭＰ ａ 材料 的Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法 则等 效 应 力 修 正 曲线 ，在我 国铁 路 罐 车 车 体 结构 不连 续部位进行应力修正时可借鉴使用。 ４铁路罐车结构不连续部位应力修正实例 无 中梁铁路罐车牵引梁立焊缝起始处及侧管支柱与枕梁上盖 板连接处由于结构不连续 ，车体静强度仿 真计算采用线性计算方 法， 在 第一 工 况 压缩 组 合 载荷 作 用下 表 现 出 比较 大 的应力 。 ４ ． １按 照 Ｔ Ｂ ／ Ｔ １ ３ ３ ５ — １ ９ ９ ６ 计 算 以Ｇ Ｑ ７ ０型罐 车 为例 ，按 照 Ｔ Ｂ １ ３ ３ ５ ／ Ｔ 一 １ ９ ９ ６ 规 定 的载 荷 工 况对 该 车进 行 了计 算 ， 重 点 考 查 牵 引梁 立 焊缝 起 始 处 及侧 管 支 柱 与 枕梁 上盖板等结构不连续处应力 ，在第一工况压缩组合载荷作用下 ， 牵 引 梁立 焊 缝 起 始 处 应力 为 ２ ７ ６ ＭＰ ａ ，侧 管 支柱 与 枕 梁上 盖 板 连 接处 最 大应 力 为 ２ ３ ５ Ｍ Ｐ ａ 。 这 两个 部 位 材料 为 Ｑ ３ ４ ５ Ａ， 第 一 工 况许 用 应力 为２ １ ６ Ｍ Ｐ ａ ，按 照传 统 做 法 ，这 两 个 部位 计 算 应力 已经 超 出许 用 应 力， 需 要进 行 结 构优 化 设计 。 ４ ． ２参 照 Ａ Ａ Ｒ标 准 进行 应 力 修正 按照第 ３部分 陈述 的思路 ， 对Ｇ Ｑ Ｔ ０型罐 车第一工况压缩组合 载荷的各载荷分别乘以载荷系数（ 取第一工况低合金钢 的安全系数 １ ． ６ ） 重新进行计算 ， 在该载荷作用下 ， 牵 引 梁 立 焊 缝 起 始 处 应 力 为 ４ ４ １ ＭＰ ａ ， 侧 管 支 柱 与枕 梁 上盖 板 连接 处 最 大应 力 为 ３ ７ ７ ＭＰ ａ 。 上 述 两 个 部 位线 性 计 算 应 力 已经 超 出其 所 用 材 料 Ｑ ３ ４ ５ Ａ 的屈 服 强度 ３ ４ ５ ＭＰ ａ ， 需 要 对 计算 应 力 进行 修 正 以得 到 真实 应 力 ， 由于 其 所 用 的材 料 与 图 １ （ Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法则 等 效 应力 一 ５ ０ ｋ ｓ ｉ 屈服材料） 给定 的 材 料 屈服 强 度 相 同 ， 可 以借 鉴 图 １ 进 行 应 力 修正 ， 经过 计 算 ， 牵 引 梁立 焊 缝 处 真实 应 力 为 ３ ２ ９ Ｍ Ｐ ａ ，侧 管支 柱 与 枕梁 上 盖 板连 接 处 真 实 应 力为 ３ ２ ２ ＭＰ ａ ， 修 正 后 的应 力 小 于 材 料 的屈 服 强 度 ３ ４ ５ ＭＰ ａ ， 可 以 判 定 这两 个 部 位 的强 度是 能够 满足 要 求 的 。 截 至 目前 ， Ｇ Ｑ ７ ０型 轻油 罐 车 已经 过 一 个 厂修 期 的 运用 考 核 ， 牵 引 梁立 焊 缝起 始 处 及侧 管 支 柱与 枕 梁上 盖 板 连接 部位 状 态 良好 。 ５ 结 束语 Ａ Ａ Ｒ标 准 Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法 则 等效 应 力 曲线 为我 们 提 供 了对 车 体 结构 不 连续 部 位 高应 力 进行 修 正 的可 能性 ， 建议 在 我 国铁 路 罐 车 车 体静 强度计算中借鉴采用 ， 使我们对车体结构静强度的评价更合理 。
求。
２ ． ２ Ａ Ａ Ｒ标 准 中 的规 定 Ａ Ａ Ｒ标 准 （ ２ ０ ０ ７ 版） Ｃ １ １ 分册第 ７ 章７ ． ７ ． ７ ． ４中指 出 ， 由于 车 体 中 必 然包 括 结 构 非 常不 连 续 部 位 ， 这 些 部位 在 载 荷 的 作 用 下可 能 会 出 现 局部 的材 料 屈 服 ， 在 线 性 有 限 元分 析 中没 有 包 括 这 些 部 位 实 际 结
构 中会 发生的材料屈服的影响 ， 因此会计算出非常高的应力 ， 但在 实 际结 构 中并 没有 发 生 很 高 的应 力集 中 ， 输 出这 些 高 的计 算 应 力 是 不 真实 的 ， 因为 它 们 是受 分 析 方 法 限 制 的结 果 而 不 是 结 构本 身 引 起 的， 可 以用 Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法则 （ 《 用任意非线性应力一 应变法则 的剪应变柱 体 的应 力 集 中理论 》 做一 个 真 实应 力 的 估 算 。Ａ Ａ Ｒ标 准 中 给 出 了屈 服强度为 ３ ４ ５ ＭＰ ａ材料 的修 正 曲线 ， 如图 １ 所示 ， 很明显 ， 应力可 以 转 化 为 可 以与 材 料 的屈 服 强 度相 比较 的等 效 应力 。 分 析 时 应该 用 等 效 应力 进 行 评 定 。
工 业 技 术
２静强 度仿 真 计 算 中车 体 结构 不连 续 部位 高 应 力 的修 正
拜 雪 玲
＾
（ 西 安 轨 道 交通 装 备 有 限 责 任 公 司 ， 陕 西 西安 ７ １ ０ ０ ８ ６ ）
摘
要 ：参照 Ａ Ａ Ｒ标 准的规定 ，对我国铁路罐车车体结构不连续部位 由于采用线性算法造成高 出材料屈服 强度的应力，借鉴
Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法 则等 效 应 力 曲线 进 行修 正 ， 并采 用修 正后 的 应 力对 车 体 结构 强度 进 行 评 价 ， 使 车体 结 构 强度评 价 更 合理 。 关键 词 ： 结构 不 连 续 ； Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法 则等 效应 力 曲线 ； 应 力修 正 ； 评 价
２ 国 内外 的相 关规 定 ２ ． １ 国 内的处 理 方 法
Ａ Ａ Ｒ标 准 对 铁 路 货 车 车体 静 强 度 仿 真 计 算 工况 及 考 核 标 准 作 出 了 明确 的规 定 ， 对 每一 工 况 各 载 荷 规 定 了相 应 的载 荷 系 数 ， 仿 真 计算加载时对各工况 的载荷乘以相应的载荷 系数 ， 对计算超出材料 屈服强度的应力按照 Ｎ ｅ ｕ ｂ ｅ ｒ 法则等效应力 曲线进行修正 ，并采用 修 正 后 的 应力 与 所 用材 料 的屈 服 强 度 （ 或８ ０ ％的抗 拉 强 度 ， 取小值） 进 行 比较 ， 以此 来 确 定 结 构 强度 是 否 满 足 标 准 对 车 体 静 强 度 的要