70吨级铁矿石漏斗车车体静强度分析

70吨级铁矿石漏斗车车体静强度分析
吴胜财
【摘要】介绍了70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构特点，采用ANSYS软件完成了该车车体钢结构有限元静强度和刚度分析。

分析结果表明，该车车体钢结构的静强度和刚度能够满足TB/T 1335—96铁道车辆强度设计及试验鉴定规范的规定要求。

%This paper introduces the 70 tons of iron ore hopper car body steel leakage structure features, it analyzes the car body steel structure finite element static strength and stiffness by using ANSYS software. The results show that the static strength of steel structure of the car body stiffness and regulations to meet the TB/T1335 - 96“railway vehicle strength de-sign and test evaluation norms”requirement.
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2015(000)001
【总页数】2页(P117-118)
【关键词】铁矿石漏斗车;静强度;刚度
【作者】吴胜财
【作者单位】太原轨道交通装备有限责任公司，山西太原 030009
【正文语种】中文
【中图分类】U272
根据铁路货车提速重载技术政策和铁路新产品开发工作计划，实现我国铁路货从
60吨级向70吨级的升级换代，以提高铁路运输能力，太原轨道交通装备有限公
司完成了70吨级铁矿石漏斗车的技术设计，并于2007年4月通过了铁道部运输局在北京组织相关专家进行的技术方案审查。

依据TB/T1335—1996铁道车辆强
度设计及试验鉴定规范（纵向力载荷取值为：第一工况拉伸载荷取值为1780kN、第一工况压缩载荷取值为1920kN，第二工况压缩载荷取值为2500kN）的有关要求确定70吨级铁矿石漏斗车车体结构静强度、刚度分析的载荷条件和评价标准[1]，采用美国ANSYS有限元软件对该车车体的静强度、刚度进行分析和评价。

70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构为无中梁结构，由底架、侧墙、端墙、漏斗等主
要部件焊接而成。

车体主要型钢和板材均采用Q450NQR1高强度耐候钢。

该车底架由牵引梁、下侧梁、枕梁、端梁、横梁及地板等焊接而成。

牵引梁采用屈服强度为450MPa的热轧310乙字型钢；枕梁为上盖板、下盖板和双腹板焊接而成；下侧梁为高度为180mm的冷弯矩型钢；上心盘采用半径179mm的锻造上
心盘，前从板座和后从板座材质采用C级铸钢[2]。

侧墙为直立板柱式结构，由上侧梁、侧板和侧立柱等焊接而成。

侧立柱采用双曲面型钢；上侧梁使用异形钢管。

端墙为上端梁、上端板、下端板、端墙腰带、端墙端柱、端墙斜撑等焊接而成。

漏斗为焊接结构，由中漏斗板、侧漏斗板、中隔板、端隔板、分砟梁、导流板等焊接而成。

按照《铁路货车增加载重技术讨论会》提出的要求，将TB/T1335—1996铁道车
辆强度设计及试验鉴定规范（简称《规范》）的第一工况纵向拉伸力从1125kN
提高到1780kN；第一工况纵向压缩力从1400kN提高到1920kN；第二工况纵
向压缩力从2250kN提高到2500kN。

其余载荷按照规范进行施加。

按照《规范》第9.5.2条规定，材料在各工况下的许用应力见表1。

车体垂向弯曲刚度考核按《规范》第8.3.3条进行，在分析车体钢结构垂向弯曲刚度的时候，把该车的承载方式看作底架和侧墙共同承载，评定标准为
式中：fc为侧梁中央挠度；L2为车辆定距。

该车车辆定距为8700mm，侧梁最大允许挠度为4.35mm。

70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构是横向对称的，取一半车体进行分析，采用四节点二次板壳单元（shell63）进行离散，共划分了71664个节点，73971个单元。

4.1 刚度分析
车体在垂向静载荷作用下，侧梁中部最大垂向位移为3.275mm，按照《规范》规定，侧梁的许用挠度值为4.35mm，满足《规范》要求。

垂直静载工况下的位移云图，见图1。

4.2 强度分析
在第一工况拉伸，最大应力值为234.7MPa，发生在靠近前从板座处的牵引梁上。

枕梁处的最大应力值为219MPa，发生在外侧枕梁腹板靠近侧梁处；端墙的最大应力值为132MPa，发生在端板与端柱连接下部；以上各值均小于相应的许用应力值。

模型的应力云图，见图2。

在第一工况压缩，最大应力值为208.8MPa，发生在侧漏斗板加强角铁靠近中隔板处。

枕梁处的应力较小；端墙的最大应力值为128MPa，发生在端板与端柱连接下部；以上各值均小于相应的许用应力值。

在第二工况，最大应力值为223.6MPa，发生在侧漏斗板加强铁中部。

枕梁、端墙处的应力较小；侧墙的应力较大，最大应力为145MPa；以上各值均小于相应的许用应力值。

模型的应力云图，见图3。

通过对70吨级铁矿石漏斗车车体钢结构的静强度和刚度分析，得出以下结论。

该车车体钢结构的静强度可以满足TB/T1335—1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范[1]规定的要求，可以满足万吨列车编组纵向力考核标准的要求，在可能的
各种组合载荷工况作用下，车体各处应力都小于相应工况材料的许用应力。

该车钢结构的垂向弯曲刚度能够满足TB/T1335—1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范规定的要求。

【相关文献】
[1]铁路部标准计量研究所.TB/T1335—96车辆强度设计及试验鉴定规范[S].北京:铁道出版社,1997.
[2]张剑,魏伟.车辆轮对压装过程的仿真[J].大连铁道学院学报,2002(2):40-42.。