昆明地铁6号线车体静强度计算仿真及试验

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3 车体载荷处于 AW3状态,前端车钩承受 x轴方向压力 800kN。

(m1 +m2)g
5 车体处于整备状态载荷,施加在司机室窗梁高度结构元件上的压缩力 300kN。
端墙压力
6 车体处于 AW0状态,端墙靠侧墙处距地板面 1000mm处施加面压力 300kN。
车顶圆弧顶盖承受 400cm2 静 压力
车体宽度(客室地板处)/mm
2800
车体宽度(最大宽度)/mm
2892
图 2 车体有限元模型
主要大型设备采用集中载荷的方式施加在车体结构相应 的部位上。内装部件、电缆、管路等采用质量单元施加于地板 面上。乘客质量也采用均布载荷施加于地板面上。 2.2 计算工况
将在 HyperMesh软件中建立好的车体有限元模型导入 An sys软件中进行仿真计算,按照技术合同及相关技术标准要求, 采用欧洲标准 EN12663-1:2010及 GB/T7928-2003:地铁车 辆通用技术条件。本项目车辆按照 EN12663-1:2010标准归 类为 P-III型城轨车辆,相关的载客计算按 P-III型进行。表 1为车体有限元计算典型工况。
本项目车体采用轻量化整体承载的铝合金全焊接结构,由 底架、侧墙、端墙、顶盖和司机室骨架结构(仅 Tc车有)等部分 组成,车体可承受垂直、纵向、扭转等载荷,传递牵引、制动力并 具有隔音、减振及隔热等功能,Tc车底架 I端设有防爬装置,可 防止两列车发生冲撞时产生爬叠并吸收意外撞车的冲击能量。
由于 Tc车车体 I端为司机室骨架结构,Tc车车体结构及 其承受的载荷较 M车体更为复杂,Tc车 II端结构与 M车的车 体主体结构相似,因此本文选取 Tc车车体进行有限元仿真计 算及试验结果,M车可参照 Tc车的有限元计算以及试验数据。 Tc车车体三维模型如图 1所示。
m1———车体和车体上所有安装的设备及附件的质量,不含转向架的质量;m2———乘客及其所带行李的质量;m3———转向架质量。
为了减少模型计算时间,本计算采用整车模型分析计算, 即所有工况在一个整体模型中完成分析。 2.3 结果分析
2.3.1 刚度分析 AW0状态下,客 室 门 相 对 无 重 力 状 态 对 角 线 最 大 伸 长 量
车辆定距 /mm 12600
列车同侧相邻客室车门中心距 6690
整备重量 /空载(AW0)/t
32.5
超载(AW3)/人
317
设计时速 /km/h 100
静强度计算分析
2.1 有限元模型
利用 HyperMesh仿真软件建立车体有限元模型和工况加
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创新与实践
TECHNOLOGY AND MARKET Vol.26,No.3,2019
表 1 车体有限元计算典型工况
载荷工况名称
工况代号
载荷力(kN)
最大运营载荷
11.3×g×(m1 +m2)来自AW3状态下车钩区域的压力
2 车体载荷处于 AW3状态,前端车钩承受 x轴方向压力 1000kN。
AW3状态下车钩区域的拉力 最大载荷(不含转向架) 司机室前窗下沿载荷
根据《铁路应用 -铁路车身的结构要求》标准要求,当车体 结构在以往项目上已经成功确定试验和仿真计算之间的相关
车体处于 AW0状态,选区圆弧顶盖最薄弱处,选定两个 200cm2 的面积分别施加 7
力 1000N,两处 1000N间隔 500mm。
牵引销处静态纵向载荷
8-9
车体载荷处于 AW0状态: 转向架悬挂处纵向施加 -5m3g; 转向架悬挂处纵向施加 +5m3g; 同时转向架悬挂处垂向施加载荷 m3g。
载,Tc车 车 体 共 有 壳 单 元 905188个,其 中 四 边 形 壳 单 元
(shell)685876个,三角形壳单元 6934个,质量单元 66078
个,rbe3单元 9个,rigid单元 32个。整车车体有限元离散模型
如图 2所示。
图 1 Tc车车体模型
其主要技术参数如下:
Tc车长度 /mm 20354
引言 昆明地铁 6号线车辆采用 B型铝合金鼓型车体,4M2T六
辆编组,最高运行速度 100km/h,采用 DC750V接触轨下部接 触受电。客室车门采用电动塞拉门,司机室侧门采用手动内藏 门。列车编组方式为:-Tc+M+M -M +M+Tc-。Tc车为 带司机室拖车,M车为动车。 车体结构设计简述
0.79mm,AW3状态下,客室门相对无重力状态对角线最大伸 长量 1.43mm,侧墙相对整车无重力状态横向位移 3.17mm, 满足门立柱外轮 廓 度 变 形 小 于 3mm,门 洞 对 角 线 变 化 小 于 5mm客室门安装要求。
AW3工况下,底 架 边 梁 相 对 于 无 重 力 状 态 最 大 垂 向 位 移 为 4.79mm。根据 GB/T7928—2003《地铁车辆通用技术条件》 标准:“在最大垂直载荷作用下车体静挠度不超过两转向架支 撑点之间 距 离 的 l‰”,该 车 两 个 转 向 架 支 撑 点 之 间 距 离 为 12600mm,所以车体刚度符合标准要求。 2.3.2 应力分析
技术与市场 2019年 第26卷 第3期
创新与实践
昆明地铁 6号线车体静强度计算仿真及试验
林建,王虎高,董曾文
(中车株洲电力机车有限公司 产品研发中心,湖南 株洲 412001)
摘 要:介绍了昆明地铁 6号线车辆车体结构,采用 HyperMesh建立有限元模型,导入 Ansys软件进行仿真计算,并进行 了车体静强度试验。数据结果表明:该车体结构的强度和刚度均满足相关标准及技术要求。 关键词:铝合金车体;有限元;静强度;试验 doi:10.3969/j.issn.1006-8554.2019.03.003
牵引销处静态横向载荷
车体载荷处于 AW0状态: 10 转向架悬挂处横向施加载荷 m3g;
同时转向架悬挂处垂向施加载荷 m3g。
牵引销处静态垂向载荷
11-12 车体载荷处于 AW0状态,转向架悬挂处垂向施加载荷(1(2)×m3g。
Ⅰ端复轨
13 1.1×g×(m1+m3)
架车工况
14-17 1.1×g×(m1+m3)、1.1×g×m1
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