B型地铁车车体强度研究
某B型不锈钢地铁车体刚度、静强度及模态分析
某B型不锈钢地铁车体刚度、静强度及模态分析发布时间：2022-09-01T06:27:03.940Z 来源：《科学与技术》2022年8期（下）作者：史鸿枫初彦彬杜晓杰葛永才[导读] 为保证车辆行驶的安全性，对某B型不锈钢地铁车辆车体进行刚度、静强度及模态分析。
史鸿枫初彦彬杜晓杰葛永才中车大连机车车辆有限公司辽宁大连 116022摘要：为保证车辆行驶的安全性，对某B型不锈钢地铁车辆车体进行刚度、静强度及模态分析。
首先建立车体三维模型并进行网格划分，生成有限元模型。
根据EN126663《铁路应用：铁路车辆车体的结构要求》标准，确定计算工况，进一步地，基于Ansys软件计算得到车辆刚度和静强度的计算结果及车体在整备状态下的固有频率，结果表明该B型不锈钢地铁车辆车体的刚度、静强度及模态均满足设计要求。
关键字：不锈钢地铁；静强度分析；模态分析1.前言随着城市化率的不断提高，城市轨道交通的乘客数量与日俱增，因此车辆的行驶安全性成为最重要的研究课题。
B型不锈钢地铁车辆凭借优良的耐腐蚀性能与较低的维护运行成本，在天津地铁、沈阳地铁2号线等多个线路中得以应用。
为对B型不锈钢地铁车辆的安全性能进行研究，郭新等人进行了车体强度试验，结果表明车体的薄弱部位位于门角和窗角[1]。
程相文等人对车窗及门角等圆弧位置采用节点对应方式过渡，提高了网格质量与计算精确度[2]。
王玉峰等人将计算结果与实际测试结果进行对比，验证计算结果的有效性[3]。
为满足车体轻量化要求，对某B型不锈钢地铁车辆中间车车体进行了优化：将窗立柱结构的厚度减小0.20mm，整列车共减重151.72Kg。
本文根据EN 12663标准，对优化后的中间车车体刚度、静强度进行分析。
首先建立车体三维模型，并利用Hypermesh软件进行网格划分，之后基于Ansys软件的计算结果校核车体刚度与静强度。
为评估振型及自振频率，在车辆整备状态下，对整车进行模态分析。
2.车体三维建模及网格划分车体为薄壁筒形整体承载结构，由顶棚、侧墙、端墙及底架四部分组成。
昆明地铁6号线车体静强度计算仿真及试验
３ 车体载荷处于 ＡＷ３状态，前端车钩承受 ｘ轴方向压力 ８００ｋＮ。
４
（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。
全自动驾驶地铁不锈钢车体静强度和模态分析
全自动驾驶地铁不锈钢车体静强度和模态分析许娇;田爱琴;张文彬;张寅河;王瑜;王小杰【摘要】Based on structural features of the stainless car body of the automatic driving subway,the geometric model of this car body is simplified,and then the corresponding finite element model is established.Based on calculation standard of the static strength of the car body,10 kinds of computational cases are determined and computed.Meanwhile,the stiffness of car body structure under maximum vertical load,the modal of the steel structure of car body and the modal of the structure of car body in working order are also computed.The computational results indicate that the stiffness,static strength and modal of the stainless car body of automatic driving subway satisfy the design requirements of the car body structure.%根据全自动驾驶地铁不锈钢车体结构特点,简化该车体几何模型,建立相应的有限元模型.基于车体静强度计算标准,确定10种车体结构静强度的计算工况.在这些计算工况作用下,计算车体结构的静强度.计算在最大垂直载荷作用下车体结构刚度,以及车体钢结构模态与整备状态下车体结构模态.计算结果表明全自动驾驶车辆不锈钢车车体结构的刚度、静强度和模态均满足车体结构设计要求.【期刊名称】《大连交通大学学报》【年(卷),期】2017(038)002【总页数】3页(P34-36)【关键词】不锈钢车体;有限元;静强度;模态【作者】许娇;田爱琴;张文彬;张寅河;王瑜;王小杰【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;北京市轨道交通建设管理有限公司,北京100068;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111【正文语种】中文【中图分类】A全自动驾驶车辆车体材料主要采用高强度轻型不锈钢.不锈钢车体结构容易实现轻量化设计，同时具有耐腐蚀、免油漆、维护成本低、防火性能好等优点[1].然而，当焊接不锈钢材料时，不锈钢结构易发生焊接变形.因此，为了避免大的焊接变形，不锈钢车体结构通常采用电阻点焊方法实现不同部件的连接，尤其是车体侧墙结构. 为了保证地铁车体结构的刚度和静强度满足设计要求，在地铁车体设计阶段通常采用有限元分析方法校核车体结构的刚度和静强度.通过有限元方法的数值结果能够发现地铁车辆结构设计的不足，进而能够及时修改原始设计方案，最终提高产品研发速度和质量，以及节约大量设计成本.李培等人[2]采用三维梁单元模拟点焊.他们计算在各种载荷工况作用下不锈钢地铁刚度和静强度.杜健等人[3]通过优化侧墙点焊的数量和位置提高焊接效率和改善侧墙疲劳性能.谢素明等[4]通过子结构技术和变密度法优化车体局部焊点布局，进而改善不锈钢车体结构稳定性.刘婷婷等[5]通过不锈钢车体结构稳定性分析发现原始不锈钢车体设计方案的不足.他们提出车体结构的改进方案，从而使车体结构稳定性满足技术标准的要求.许晶晶[6]调查在空车状态和整备状态下不锈钢车体结构的自振频率和振型.王小杰等[1]分析B型不锈钢地铁结构的静强度、稳定性以及点焊与焊缝的疲劳性能.刘锡顺等[7]根据不锈钢车体结构的有限元分析结果改进车体结构设计.根据《BS EN 12663：2010 Railway applications -Structural requirements of railway vehicle bodies》确定10种车体静强度的计算工况.利用有限元方法求解在这些计算工况作用下不锈钢车体结构的vonMises应力.为了校核不锈钢车体结构刚度，本文计算在最大垂直载荷作用下车体结构位移.在没有考虑车体结构位移约束情况下，计算车体钢结构模态和整备状态下车体结构模态.全自动驾驶地铁的中间车车体结构采用薄壁筒型整体承载结构，它主要包括底架、侧墙、车顶和端墙等.底架采用无中梁结构，它由牵引梁、枕梁、缓冲梁、边梁、波纹地板和横梁等组成.侧墙由上边梁、下边梁、侧墙板、侧墙立柱和内层筋板等组成.车顶由波纹顶板、弯梁和空调平台等组成.端墙由门立柱、门横梁、端墙板和端角立柱等组成.该地铁车体的长度、最大高度和最大宽度分别为19 000、3 800和2 800 mm.底架端部结构采用Q345C耐候钢，而其他车体结构采用SUS301L-DLT/ST/MT/HT高强度轻型不锈钢.根据全自动驾驶地铁不锈钢车体结构特点，采用壳单元离散车体主结构，其中车体结构的重要部位主要采用任意四边形壳单元.由于某些车体结构中通过点焊实现不同结构之间的连接，采用点焊单元模拟焊点.通过刚性杆单元使纵向载荷、空调载荷和车下设备吊挂载荷作用在车体结构相应位置上.整车有限元模型包括175.8万节点、172.1万壳单元和1.9万点焊单元.依据《BS EN 12663：2010 Railway applications-Structural requirements of railway vehicle bodies》，确定车体静强度计算工况.车体静强度计算工况主要包括10个计算工况：①计算工况1：空载工况；②计算工况2：定员工况；③计算工况3：超员工况；④计算工况4：最大运转载荷工况；⑤计算工况5：最大运转载荷与800 kN纵向压缩载荷相结合的复合工况；⑥计算工况6：最大运转载荷与640 kN纵向拉伸相结合的复合工况；⑦计算工况7：一端抬车工况；⑧计算工况8：两端抬车工况；⑨计算工况9：三点支撑工况；⑩计算工况10：冲击载荷工况.本文同时计算车体钢结构模态和整备状态下车体结构模态.3.1 刚度计算结果在计算工况4(最大运转载荷工况)作用下，车体底架侧梁中部处最大垂向挠度为7.8 mm.该垂向挠度值小于两转向架支撑点之间距离的1‰(12.6 mm).因此，该车体的刚度满足《GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件》要求.3.2 静强度计算结果计算工况1-4主要调查在垂直载荷作用下车体结构静强度情况.在计算工况1-4作用下，车体结构的vonMises应力分布情况非常相似.由于计算工况4的垂向载荷比计算工况1-3的垂向载荷都大，所以在计算工况4作用下车体各个部件的vonMises应力数值较大.在计算工况4作用下，由于侧墙中枕内第一个门发生较大菱形变形，所以侧墙的最大vonMises应力发生在侧墙中枕内第一个门的门上角，如图1所示.门上角的vonMises应力值为323 MPa，该值小于门上角材料的许用应力(SUS301L-MT， 419 MPa).计算工况5和6主要调查在垂直载荷和纵向载荷共同作用下车体静强度情况.在计算工况5作用下，车体底架中牵引梁的最大vonMises应力发生牵引梁下盖板，如图2所示.这是因为牵引梁下盖板中圆孔产生应力集中.下盖板的vonMises应力值为258 MPa，该值小于下盖板材料的许用应力(Q345C，300 MPa).在计算工况6作用下，车体底架中牵引梁的最大vonMises应力同样发生牵引梁下盖板的圆孔处.下盖板的vonMises应力值为204MPa，该值小于下盖板材料的许用应力.在计算工况7-9中需要抬起车体结构，并且转向架与车体保持连接，因而在垂向载荷中考虑转向架重量对车体结构的作用.在车体处于抬起状态时，车体重量主要由抬车座承担，尤其是两端抬车工况和三点支撑工况.因而，车体底架的最大vonMises应力发生在抬车座区域.以计算工况8为例，图3显示抬车座区域底架局部结构的vonMises应力云图.边梁的vonMises应力值为260MPa，该值小于边梁材料的许用应力(SUS301L-HT，599 MPa).计算工况10主要调查冲击载荷对与车下设备连接的底架结构静强度的影响.在计算工况10作用下底架横梁的最大vonMises应力发生在与滤波电抗器相连接位置，如图4所示.底架横梁的vonMises应力值为246 MPa，该值小于底架横梁材料的许用应力(SUS301L-HT，599 MPa).虽然本文仅给出在各个计算工况作用下车体部分结构的vonMises应力云图，但是车体其他结构的vonMises应力值均小于车体材料的许用应力.因此，该车体结构静强度满足《BS EN 12663：2010 Railway applications-Structural requirements of railway vehicle bodies》的要求.3.3 模态计算结果模态分析中没有考虑车体结构位移约束.表1列出车体结构主要的固有频率. 整备状态下车体结构的整车一阶弯曲固有频率大于10 Hz，因此该车体结构的固有频率符合设计规范要求.利用有限元分析方法求解在各种计算工况作用下全自动驾驶地铁不锈钢车体结构的刚度、静强度和模态，得出如下结论：(1)在最大垂直载荷作用下，车体底架侧梁中部处最大垂向挠度小于两转向架支撑点之间距离的1%.该不锈钢车体刚度满足《GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件》的要求；(2)在静强度载荷作用下，不锈钢车体结构的各个部件vonMises应力均小于相应的材料许用应力.该不锈钢车体结构静强度满足《BS EN 12663：2010 Railway applications-Structural requirements of railway vehicle bodies》的要求；(3)整备状态下不锈钢车体结构的整车一阶弯曲固有频率大于10 Hz，该不锈钢车体结构的固有频率符合设计规范的要求.因此，全自动驾驶地铁中间车车体结构的刚度、静强度和模态均满足相关要求.【相关文献】[1]王小杰, 李辉光, 梁炬星. B型不锈钢地铁车体结构设计及强度分析[J]. 科技资讯, 2014, 2014(9): 76-79.[2]李培, 孙丽萍. 地铁不锈钢车体强度分析及试验验证[J]. 内燃机车, 2011(4): 17-20.[3]杜健, 丁叁叁. 地铁不锈钢车体侧墙点焊结构优化[J]. 机车车辆工艺, 2010(3): 4-6.[4]谢素明, 穆伟, 高阳. 不锈钢点焊车体结构稳定性分析及局部焊点布局优化[J]. 大连交通大学学报, 2013, 34(4): 12-16.[5]刘婷婷, 刘海涛, 陈秉智. 不锈钢点焊地铁车车体结构稳定性分析[J]. 大连交通大学学报, 2013, 34(1): 6-9.[6]许晶晶. 不锈钢点焊结构车体模态分析[J]. 现代机械, 2011(4): 29-30,56.[7]刘锡顺, 王大奎, 金晓琼. 地铁车辆MP车车体刚度及静强度分析[J]. 大连交通大学学报, 2013, 34(2): 10-14.。
标准B型地铁车辆的耐碰撞性能研究
关 键 词 ： 轨 车 辆 ； 限元 模 拟 ； 撞 ； 撞要 求 城 有 碰 碰
Ｓｔ ｄｙ ｏ ｈ ｔ ｎｄ ｒ Ｂ－ｔ ｐ ｅ ｒ ｅ ｃ ｅ’ ｏ ｌｓｏ ｒ ｏ ｍ ａ ｅ ｕ ｆｔ ｅ ｓ ａ ａ ｄ ｙ ｅ ｍ ｔ ｏ ｖ ｈｉｌ Ｓ ｃ ｌ ｉ ｎ ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｉ
拟研 究． 分析 车体 在 碰 撞 过 程 中 的 塑性 变形 程 度 以及 撞 击 力 ， 度 和 加 速 度 等 参数 的 变 化 。得 出该 车 在 １ｋ ／的速 度 下 速 ５ ｍｈ
的 动 能 可 由 车钩 完全 吸 收 ． 车体 与 防爬 器 不 参 与 能 量 的 吸 收 过 程 ， ２ ｍ ｈ 速 度 下 只 有 车 体 前 端 发 生 塑 性 变形 ， 室 在 ５ｋ ／的 客
要求 ，本 文对 此车在 整备 状态 下 （ ｗ０ 即Ａ 工况 下 ）分别 在
１ ｍｈ ５ｋ ／的速度 条件下撞击刚性墙的工况进行模 拟研 ５ｋ ／和２ ｍ ｈ
究。
１ 车钩 装 置 等 效 模 型 的 建 立 ． １
保 护系统等 。 目前 ，对 城轨车辆被动安 全性的评估 已成 为一
１ ５
技术研 发
！ 曼
垒
Ｖｏ ． ９ ．， ０１ １１ Ｎｏ４ ２ ２
！
根据仿真计算 ， 车钩的这种简化模拟的方法可 以很真实地
表现车钩的吸能情况 以及力学行为， 因此这种模拟车钩的方法
段 为车钩吸收碰撞能量的过程 ， 童五 霉王 ＇Ｐ王 Ｉ■－ ‘ Ｉ－ 撞击力恒定不变 。头车继续 向 前运动 ， 防爬器开始接触到刚性墙 。在 防爬器接触刚性墙 的一 瞬间撞击力 比较大 ， 但是很快的就 降到５０ｋ 左右 ， 比图４ ０ Ｎ 对 和 图５ 可知 ， 瞬时增 大的撞击力对防爬器做功很小 。 由计算结果 可进一步得出 ， １ｋ ／速度条件下头车 的动 在 ５ ｍｈ
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析摘要：随着我国交通行业发展压力越来越大，我国不得不从其他方面入手尽可能缓解我国交通行业的运营压力，在这种情况下，地铁的出现成为我国交通行业创新发展的新方向。
时至今日，更加高速便捷的地铁行业成为我国人民的一个新的选择，地铁也逐渐代替公交成为我国大型城市交通的主流选择，这针对地铁的发展具有很大的帮助，同时这也在很大程度上推动了我国地铁制造行业的高速发展。
基于此，本文主要针对B型铝合金地铁车辆的车体制造技术进行分析与探讨，以期促进地铁车体制造业的健康发展。
关键词：B型铝合金地铁；车辆；车体制造技术随着我国改革开放以来取得巨大成就，我国人民逐渐过上了小康生活，人民物质生活和精神生活都获得了满足，因此我国人口数量也在这些年飙升。
人口问题逐渐成为我国发展过程中的一个难以逾越的问题，我国一直呈直线增长的人数对于我国交通的发展是一个巨大的压力，仅管人口的高速增长对于我国交通行业的发展有很大的影响，但是也给我们的交通行业带了巨大的发展机遇。
在我国交通行业受人口高速增长影响而限制自身发展的情况下，一种新型的交通工具——地铁应运而生，地铁不同于普通交通工具，其在地下行驶，速度要比公交汽车快很多，而且不会被陆地上繁重的交通问题影响。
当然对于地铁行业来说，路线设计十分重要，只有保证路线设计合理，然后进行地铁隧道的开凿工作，充分利用地下空间，促使地铁行业极大的缓解了我国交通行业的压力。
除此之外，我们也需要保证地铁车辆的质量不会对正常行驶造成危害。
一、地铁制造行业现状我国目前地铁制造行业发展如火如荼，地铁车辆设计种类也在这个过程中不断推陈出新，例如：B型铝合金地铁、B型不锈钢地铁车辆等，这些地铁车辆制造情况各有不同，各自具有不同的优势，因此被应用于不同的线路之中。
本文主要研究的是B型铝合金地铁车辆，B型铝合金地铁车辆整体采取的是轻型高强度铝合金材料，通过焊接技术制造车体。
而焊接技术不仅工艺复杂，而且对于焊接细节要求极高，因此B型铝合金地铁车辆的车体制造技术有很多难点需要突破。
B型地铁轻量化不锈钢车体结构设计
V〇1.24,N〇.12,2017 B型地铁轻量化不锈钢车体结构设计罗宝，岳译新，刘永强，许晶晶(中车株洲电力机车有限公司产品研发中心，湖南株洲421001)摘要:介绍了B型地铁轻量化不锈钢车体主要结构，并通过有限元分析法对车体进行了静强度、模态计算分析。
计算 结果表明，设计的车体强度、刚度能够满足相关标准和技术规格书要求。
关键词：不锈钢；车体；轻量化doi：10. 3969/j.issn.1006 -8554.2017. 11.003创新与实践TECHNOLOGYANDMARKET〇引言随着经济的发展，地铁成为城市交通的主要运输工具，节 能减排越来越受到人们的重视，根据研究表明，如果减轻车体 10%重量，则运行能耗可减少6%。
由此可见，减轻车辆自重，对车体进行轻量化设计，会给生产厂家和社会带来巨大的经济 效益。
不锈钢车体的防火、耐高温性能均高于铝合金车体，且 无需涂装，更加环保，但是在重量方面，不锈钢车体较铝合金 车体要重1t左右，因此不锈钢车体轻量化设计变的越来越重要。
1车体结构设计1.1 车体总体车体结构采用V形薄壁筒形整体承载全焊接结构，强度满 足EN 12663标准，纵向可承受800 kN的压缩载荷和640 kN的拉伸载荷，设计寿命为30年。
车体由底架、侧墙、顶盖、端墙和 司机室结构五部分组成（见图1)。
侧墙与顶盖、底架在外侧采用电阻点焊连接，内侧通过弧焊连接，简化了部件间的连接结构。
司机室结构与底架、侧墙和顶盖均进行了弧焊连接，形成了框架承载结构，改善了力流的传递路径，提高了车体整体承载能力，在实现一定轻量化的前提下，提高了车体结构的整体强度和刚度。
在头车前端设置防爬装置提高车辆被动安全性，碰撞性能满足EN 15227标准要求。
本文设计的一种B型地铁轻量化不锈钢车体，主要从以下 几个方面优化和减重&①优化各部件间的连接方式、简化连接结构，如减少碳钢边梁，端部结构直接与底架边梁相连。
标准B型地铁车辆的耐碰撞性能研究
标准B型地铁车辆的耐碰撞性能研究
刘亚妮;蒋忠城;岳译新
【期刊名称】《技术与市场》
【年(卷),期】2012(019)004
【摘要】以国内某标准参数B型地铁车辆为研究对象,对分别以15 km/h和25 km/h的速度去撞击一刚性墙进行有限元模拟研究,分析车体在碰撞过程中的塑性变形程度以及撞击力,速度和加速度等参数的变化.得出该车在15km/h的速度下的动能可由车钩完全吸收,车体与防爬器不参与能量的吸收过程,在25 km/h的速度下只有车体前端发生塑性变形,客室没有发生破坏,满足车辆的碰撞要求.
【总页数】3页(P15-17)
【作者】刘亚妮;蒋忠城;岳译新
【作者单位】南车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001;南车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001;南车株洲电力机车有限公司,湖南株洲412001
【正文语种】中文
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1.动车组前端钩缓装置耐碰撞性能试验研究 [J], 刘旭东;刘辉;阎峰;王玉伟;李辛;林建军
2.基于数值模拟的车门耐碰撞性能研究 [J], 郝琪;金信烜;吴胜军;马迅
3.某车型aPLI腿型碰撞性能提升的研究 [J], 侯松;罗昆;谢斌;吴长鹏
4.标准地铁车辆单元制动器统型浅析 [J], 孔德鹏;张维坤;张昕;王超恒;王震;刁有彬
5.6种高强钢材质的汽车B柱耐碰撞性能对比研究 [J], 孟庆刚;海超;郭晓静
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地铁车辆车体静强度试验研究
地铁车辆车体静强度试验研究郭新（中车南京浦镇车辆有限公司，江苏南京 210031）摘要：车体是连接地铁车辆各设备的主要承载部件，车体的强度直接影响地铁运营、维修时的安全性。
本文比较分析了国内外主要车体静强度相关标准的载荷差异，介绍了各个标准的特点及应用范围，详细阐述了标准中各类工况的实际意义以及评价方法。
以某A型地铁车体为例，设立了典型的静强度试验工况，设计了该试验所需的试验工装，介绍了各工况的试验方法。
除利用率最大测点外，应重点关注运营工况下的车体结构薄弱部位。
某A型地铁车体的试验结果表明：该车体运营工况下的利用率约为0.6，车体薄弱部位位于门角和窗角，运营过程中应重点关注该部位的状态。
关键词：地铁车体；静强度；试验方法中图分类号：U271.91 文献标志码：A doi：10.3969/j.issn.1006-0316.2021.10.007 文章编号：1006-0316 (2021) 10-0046-07Research on Static Strength Test of Metro CarbodyGUO Xin( CRRC Nanjing Puzhen Co., Ltd., Nanjing 210031, China )Abstract：The carbody is the main bearing component connecting the equipments of metro vehicles, and the strength of the carbody directly affects the safety of metro operation and maintenance. This paper compares and analyzes the load difference of the main static strength standards at home and abroad, introduces the characteristics and application scope of each standard, and elaborates the practical significance and evaluation methods of various load cases in the standard. Taking an A-type metro carbody as an example, the typical static strength test conditions are set up, the test equipment required for the test is designed, and the test method for each case is introduced. In addition to the measured point with the maximum utilization rate, the weak parts of the vehicle body under operating conditions should be paid attention to. The test results show that the utilization rate of the car body is about 0.6 under operating conditions. The weak parts of the car body are located at the door corners and window corners, and the state of these parts should be paid attention to during operation.Key words：metro carbody；static strength；test methods近年来，各大城市都出现了交通拥堵的现象。
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析
产吐与科技论坛2019年第18卷第6期B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析□崔广翼【内容摘要】地铁是近年来投入使用的新型交通工具，为人类的出行带来了极大便利。
B型铝合金地铁车辆是目前我国车辆运营中使用的主要类型，车身组装全部依靠的是焊接工艺。
为保证车辆密封性能良好，且运行过程平稳，对焊接工艺的要求很高。
本文围绕该类型地铁车体制造展开讨论，主要介绍其结构、焊接流程以及对制造技术的优化措施。
【关键词】B型地铁；车体制造；焊接工艺【作者简介】崔广翼（1984.9~），男，辽宁抚顺人；中铁磁浮科技（成都）有限公司；研究方向：轨道交通我国的人口数量一直呈现直线增长趋势,城市交通堵塞严重,对交通的改造和创新成为目前国家的重点任务。
在此情况下，地铁应运而生。
地铁是在地下运营的，设计好线路后，在地下进行隧道开凿工作，将地下空间充分利用起来，实现地下和地上的双重交通机制。
由于地铁运营空间的特殊性，必须对车辆的制造过程严格把关,才能保证乘客的安全。
一、车辆结构针对B型铝合金车辆，其车身的结构分为两种，即头车、中间车。
为减小行驶过程中的空气阻力，车顶通常设计成大平顶，客室门需均匀分布在侧墙上,每侧两个门。
在头车中，需要单独设置驾驶室，方便司机上下。
中间车需要设置窗户，分为三个大窗和两个小窗，端门设置在车顶。
铝合金板梁用与车辆端墙，其它结构统一釆用型材结构。
整个车身似筒形，且整体墙壁较为轻薄。
为提升车辆的行驶速度，在设计车身结构时，要在保证高速的情况下，降低车辆自重。
该类型车辆的车体总长为20,000mm左右，最大宽度为2,834mm,这是关门宽度，开门宽度在此基础上增加20mm的厚度。
车身的整体高度为3,790mm,这一高度包含空调机组。
（一）总体结构。
车身整体的组成结构包括底架、侧墙、顶部等，车身的断面成筒形，该形状能够使车辆的承载能力达到最大。
车辆的下部还需安装相应的结构，因此需要在地加上预留充足的C形槽，该类型车辆通常需要设置12个槽口。
地铁B型车车体弹性变形量对车辆限界的影响研究
地铁B型车车体弹性变形量对车辆限界的影响研究李广君【摘要】In order to study the influence of vehicle body elastic deformation on vehicle gauge, simulation of B-type subway vehicle bodyis conducted according to EN 12663 . Then modal and the elastic deformation under different working conditions are analyzed to find the elastic deformation, which affects vehicle gauge. The results showed that vehicle body resonance will not occur in the practical application; vehicle body shoulder generates 1. 3 mm outer deformation under torsion loads; vehicle body middle roof generates 8. 6 mm up deformation under compression loads; vehicle body middle roof generates 4. 0 mm up deformation under compression and vertical loads. It is put forward that metro vehicle gauge calculation needs to deal with shoulder deformation and B1 type vehicle body limits calculation needs to deal with roof deformation.%为了研究车体弹性变形量对车辆限界的影响情况，依据EN 12663对地铁某B型车体进行仿真计算，分析其模态及不同工况下的车体受载变形情况，找到对车辆限界产生影响的车体变形量。
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析
B型铝合金地铁车辆的车体制造技术分析目前，地铁车辆被划分为三种类型，即A/B/C型地铁。
如果按照地铁车辆制造材质来分类的话，城市轨道地铁车厢车体又可分为不锈钢和铝合金两种。
文章主要介绍B型地铁铝合金车体的制造工艺，着重探讨分析B型铝合金地铁车厢侧墙的结构及其焊接工艺。
标签：铝合金；地铁；焊接工艺1 B型铝合金地铁车厢侧墙结构制造1.1 B型铝合金地铁车辆车厢侧墙结构B型铝合金地铁车辆车体侧墙的设计与构造，最常用的方式就是焊接的方式。
如图1和图2所示。
在图1和图2中，可以看到，地铁车辆车体侧墙的设计，有左右两个门立柱，并和侧墙板一同组成了车体的侧墙。
此外，还可以清楚的看到，车辆车体的侧墙结构上，均设有四个侧门，每一个侧墙模块上又有一个窗口。
此外，为了避免门角、窗角应力集中，在设计的时候一般都是采用圆弧过渡形式，并使用机械加工的方法来实现。
从图1中还可以清楚的看到，侧墙是模块化结构，侧墙与车顶在组装的过程中，将门角连接其中。
图1中，无论是左门立柱还是右门立柱，均为型材弯曲结构。
1.2 B型铝合金地铁车厢侧墙制造工艺结合着上述图的结构图来看，侧墙模块与底架、车顶、端墙等各车体部件连成组装起来。
笔者以为，在该制造设计环节，最为关键的一点是模块化侧墙的质量。
具体来说，在侧墙结构设计制造与后期组装的过程中，模块化侧墙的制造质量在很大程度上直接关系到车体组成质量。
关于B型铝合金地铁车厢车体所使用的模块化侧墙制造工艺，运用的工艺是比较复杂的。
常见的有自动焊接、焊前焊后表面处理、焊缝检测等。
也就是说，对模块化侧墙的焊接是首要的一环，质量的保证是根本。
具体如下：第一步，侧墙板装配；第二步，侧墙板反装焊接；第三步，焊缝检测；第四步，侧墙板正装焊接；第五步，焊缝检测；第六步，交验；第七步，侧墙板加工和门立柱安装；第八步，模块化侧墙组成装配与焊接；第九步，焊缝检测处理；第十步，模块化侧墙正装焊接与检测；最后是附件焊接、检测调修、交验。
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析
城市地铁车车体强度有限元分析及模态分析随着我国城市化的发展，城市轨道交通的地位变得越来越重，具有高效、快捷、舒适、客运量大等优点的地铁已经成为城市轨道交通中最常见的一种。
然而，任何事物都是一把双刃剑，地铁为人们提供了方便，但一旦发生安全事故，其后果是无法想象的。
历史上有很多次地铁安全事故都源于车体强度问题和振动问题。
因而，对新设计的车体结构进行强度校核和模态分析具有显著的社会意义和经济意义。
地铁是城市轨道交通的一种，一般由车体、转向架、制动装置、风源系统、电气传动控制、辅助电源、通风、采暖与空调、内部装修及装备、车辆连接装置、受流装置、照明、自动监控系统等组成。
地铁车型往往被分为A、B、C三种型号，三种车型的主要区分是车体宽度，A型地铁列车：长22.8米，宽3米；B型地铁列车：长19米，宽2.8米；C型地铁列车：长19米，宽2.6米。
一般A型、B型车最常见，C型车一般比较少见，因其运输能力有限，在交通比较拥挤的城市无法容纳高峰客流。
本文的目的是在现有几何模型的基础上建立该地铁车车体的有限元模型并对车体进行强度分析和模态分析，了解在工况下车体的变形及应力情况，为检验设计是否符合标准提供依据。
通过模态分析可以了解车体部件的固有频率以确定出车体振动频率的危险频率段，从而可以确定车体在什么样的载荷下工作不会发生共振。
标签：地铁；车体强度；有限元分析1 引言本课题拟根据某城市地铁车车体的实际几何结构，在HyperMesh软件环境下建立与几何结构相符的中面模型，并在中面模型上进行网格划分，建立完整的有限元模型，然后根据相应的技术规范中的要求，在ANSYS软件中进行强度分析和模态分析计算。
结果显示，车体在相应静强度工况下应力分布较合理，最大应力不超过材料屈服极限，满足设计要求；模态分析得到车体一阶垂向振动频率为13.5575Hz，一阶扭振频率为18.1975Hz。
所得计算结果可以为工程设计人员提供理论指导。
2 计算模型本课题研究的某城市地铁车体是钢铝混合结构：车顶、侧墙、底架、端墙采用以型材为主要结构形式的铝合金材料，牵引梁、缓冲梁、枕梁采用高强度钢结构，钢结构与铝合金结构间通过铆钉相连。
B型不锈钢地铁车体结构设计及强度分析
不锈钢地铁车辆具有耐腐蚀、免油漆、维护成本低、防火性能好等优点,在国内外城市轨道交通中得到了大量应用,现在也受到越来越多的地铁业主的青睐[1]。
但是,由于不锈钢车体采用板梁结构,部件多,焊接复杂,同时不锈钢材料本身热传导率低、热膨胀系数高,导致焊接性能较差。
本文对一种B型不锈钢车体的结构设计及强度进行分析介绍。
1 车体结构设计及主要技术参数1.1车体特点及主要技术参数所设计的车体为B型不锈钢车体[2],采用板梁组焊结构,由底架、侧墙、车顶、端墙四部分组成,车体的主要技术参数见表1,其断面形状为鼓形,侧墙上部内倾角5°,如图1所示。
1.2车体结构设计1.2.1底架结构底架结构主要由底架边梁、底架横梁、牵枕缓组成、波纹地板等部件组焊而成。
重要受力部件牵枕缓由牵引梁和枕梁及缓冲梁组焊为模块。
牵枕缓模块与辊弯的底架边梁对接组焊形成整体承载框架,底架横梁与边梁采用对接组焊。
1.2.2侧墙结构侧墙由侧墙板模块、侧门立柱、侧墙立柱、侧墙纵梁等焊接组成。
侧墙由每个侧墙小模块组成,便于工艺调节。
每个侧墙板模块由二块侧墙板利用激光焊接组焊后成型,激光焊接变形量小,利于保证侧墙的平面度。
侧墙板模块通过点焊与侧墙纵梁及立柱连接。
1.2.3车顶结构车顶采用连续封闭的全焊接结构,包括圆顶模块、平顶模块和车顶边梁。
圆顶模块由波纹板和弯梁组焊而成,平顶模块由钢板与横梁组焊而成,在安装空调机组部位保证其承载强度。
平顶两侧边梁设置排水槽,水通过排水槽进入雨檐,通过雨檐的端部的排出。
车顶总成时平顶、圆顶与车顶边梁整体组装后焊接密封。
B 型不锈钢地铁车体结构设计及强度分析王小杰 李辉光 梁炬星(南车南京浦镇车辆有限公司动车设计部 江苏南京 210031)摘 要:介绍了B型不锈钢地铁车体的结构特点和设计思路,并采用有限元软件建立结构计算模型,分析不同载荷工况条件下的屈曲、静强度及焊缝疲劳寿命,为车体结构设计提供依据。
计算结果表明,该车体采用的板梁结构合理,满足车体的强度和稳定性要求,同时车体焊点与焊缝均满足疲劳寿命要求。
B型不锈钢地铁车辆车体结构优化设计
B型不锈钢地铁车辆车体结构优化设计摘要本文介绍了B型不锈钢地铁车辆车体结构通过材料简统方案、结构优化设计，结合有限元分析及静强度试验验证，有效提升了车体结构强度，优化了焊接工艺及设备接口适应性。
关键词不锈钢车体地铁车辆材料性能优化设计1 前言以编组为“+Tc-Mp-M-T-Mp-Tc+”3动3拖项目车辆车体结构为例。
B型不锈钢车体为薄壁筒型整体承载的焊接结构，通过采用高性能材料、优化结构设计等方式，并通过有限元分析和静强度试验，优化后的车体满足压缩静载荷800kN，拉伸载荷640kN要求的基础上均提升25%左右，并通过改进结构优化焊接工艺与设备接口适应性，车体结构能适应更加复杂严苛的运行情况。
2 车体钢结构材料2.1 材料化学成分和力学性能车体钢结构主要采用城轨车辆专用的轻型高强度奥氏体不锈钢SUS301L材料，其抗拉强度（屈服强度）由大到小分为HT级、MT级、ST级、DLT级、LT级5个等级。
不锈钢化学成分和机械性能符合EN 10088、JIS G 4305中相关要求。
底架端部结构承受冲击力与压缩力较大，主要选用耐大气腐蚀钢[1]，其化学成分和机械性能符合TB/T 1979中相关要求。
以提升车体强度并方便板材采购及生产加工为原则，车体板材在以往项目基础上合理的简统，如侧墙、顶棚及底架等零部件选用SUS301L-DLT代替SUS301L-LT；司机室座椅安装座由于受交变载荷受力情况复杂，采用屈服强度高的Q450钢代替低强度耐候钢；底架牵缓组成、连接前端吸能结构与牵引梁组成的纵梁采用Q450钢代替Q345钢。
3 车体结构车体钢结构采用轻量化整体承载结构,主要由底架、顶棚、端墙、侧墙及司机室钢结构组成，底架为无中梁焊接整体结构。
车体结构设计符合EN12663中P-III类型相关要求，车体钢结构的优化设计如下。
以Tc车为例，底架主要由端底架、波纹地板、边梁、主横梁等模块组成。
底架前端设有吸能防爬区，结构详见图1。
54-地铁B型车车体静强度及模态计算1
地铁B型车车体静强度及模态计算羊玢1，孙庆鸿1，黄文杰2，朱壮瑞1，张卫华3（1．东南大学机械工程系，江苏南京210096；2．南京浦镇车辆厂城市轨道车辆研究所，江苏南京210031;3．西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031)摘要：应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型，根据地铁车辆受力分析和危险程度，选择拖车（头车）作为计算分析对象，确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准，计算了车体在整备状态下的车体静强度，分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。
结果表明，地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求，车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低，一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz，以避开转向架的点头频率。
因此提出了减小结构质量的同时增大结构刚度，在满足车体强度要求下，可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率，并可进一步地减轻车体质量。
关键词：地铁车辆；车体结构；静强度；振动模态中图分类号：U231 文献标识码：AStatic strength and mode analysis of B-type Subway body YANG Bin, SUN Qing-hong, HUANG Wen-jie, ZHU Zhuang-rui, DAI Jia-peng, JIANG Yan-qing(1.Department of Mechanical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096;China2. Urban Rail Vehicle Institution, Nanjing Puzhen Rolling Stock Works, Nanjing 210031;China3. National TractionPower Key Laboratory, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China）Abstract：This paper established a particular finite element analysis model of subway vehicle car body structure with the finite element method and ANSYS software, and took tow truck as analytical object according subway vehicle’s load and dangerous grade. It was pointed the FEM calculational load、constant operating condition and assessing standard. Reckoned subway bodywork static strength under all-setup and its inherent frequencies and vibration model. The results indicate subway car body structure satisfies constant operating condition relative design requirements, at the same time, its first step torsion and vertical bend vibration frequencies are smaller than 10 Hz, which is overall bogie pitching frequency. Therefore, this paper presents decreasing structure mass while improvingstructure stiffness. Under the condition of meeting body strength, reducing secondary vibration frequency to improve primary vibration frequency and ulteriorly alleviating body mass are also brought forward. 4 tabs, 16 figs, 10refs.Key words：Subway vehicle; car body structure; static strength; vibration modeAuthor Resume：YANG Bin(1974-), male, lecturer, doctoral student, 86-25-, yangb123@1 引言仅供个人参考地铁B型车包括动力车和拖车，其车体主要承载件，除车头、枕梁和牵引缓冲梁由钢构件焊接而成，其余均由铝合金型材焊接或铆接构成，并且钢结构部件与铝合金部件是用铆钉或螺栓连接。
由金义东市域轨道交通车辆浅谈市域B型车技术特点闫俊材
由金义东市域轨道交通车辆浅谈市域B型车技术特点闫俊材发布时间：2021-11-05T06:05:35.430Z 来源：基层建设2021年第24期作者：闫俊材[导读] 市域轨道交通作为中国轨道交通行业新的发展方向，全面推进城镇化建设的重要引擎，一直备受瞩目1.金华轨道交通集团机电设备车辆科副科长；2.浙江大学2020级工程管理专业硕士研究生摘要：。
《铁路“十三五”发展规划》鼓励在经济发达、人口稠密、城镇密集地区有序推进城际、市域（郊）铁路建设，提升通道有效供给和运行效率。
目前，国家发展改革委已批复粤港澳大湾区、京津冀地区、长三角地区、中原城市群、武汉城市圈、环渤海地区、山东半岛城市群、关中城市群、浙江省都市圈、福建省海峡西岸、成渝地区城际铁路、宁夏自治区沿黄经济区、皖江地区、粤东地区、广西北部湾经济区、江苏省沿江城市群城际铁路、市域铁路建设规划。
市域轨道交通车辆作为市域铁路的重要载体，在技术上上是有别于常规地铁车辆的，本文基于金华-义乌-东阳市域轨道车辆的技术特点进行总结归纳市域轨道交通车辆的主要技术特点。
关键词：市域轨道交通；车辆；技术特点项目背景：金华-义乌-东阳市域轨道交通工程是浙中城市群城际轨道交通网络的重要组成部分，贯穿金华-义乌都市区的核心区域，联系城市群核心区域与东部城镇集群，强化金义主轴线和东阳-义乌发展带的发展，是衔接金华、义乌中心城与东阳、横店之间一条重要的骨架线路。
线路位于金华、义乌至东阳最主要客流走廊上，沿线串联起金华市区、义乌市区、东阳市区以及金义都市新区、横店影视城等客流集散地，是连接金义都市新区、东阳中心城区、横店影视城及沿线地区与金华中心城区、义乌中心城区的快速联系通道，可缓解未来各片区之间的交通压力，协调金华、义乌以及东阳地区整体发展。
同时，兼顾金华市区、义乌市区、东阳市区内部部分交通联系。
在这样的背景下，该项目是全国真正意义上的首个采用市域 B 型车的项目。
在设计上有很多设计特点，下面我们就从几个方面对该项目进行技术的浅析。
B型铝合金地铁车体模态分析及试验验证
825334,1。
图1TC车体有限元模型
车体所用材料主要为铝合金,计算时代入的力学性能为:弹性模E=70GPa,泊松比μ=0.33,密度ρ=2710kg/m3。
有限元计算结果
地铁车辆整车模态计算分为空车自由模态、整备自由模态和超员自由模态三种工况,由于试验工况是空车自由模态,为了对应比较
(上接第14页)资水平也高于当年本校毕业生的平均薪资水平。
对于学校而言,工作室的建立,丰富了学生的课余生活,提高了学生的综合竞争力,不仅有利于就业工作,对于日常的教学工作也有促进作用。
目前我校与多家中小规模企业达成合作协议,建立了多个工作室工作室为平台的校企合作模式进行推广和优化。
(a )一阶模态
(b )二阶模态
(c )三阶模态
图2空车车体前三阶模态振型
仿真结果与试验数据比较分析
4.1试验中传感器配置方案
(a )车体断面布置示意图
(b )车体加速度传感器布置示意图
图3车体断面和加速度传感器布置示意图
针对车体的特点,沿车体长度方向分为9个断面布置测点断面地板中部1个测点、左右上边梁各1个测点、左右下边梁各侧墙中部1个测点、车顶棚中部1个测点,共8个测点。
点测试横向和垂向两个方向加速度,加速度传感器采用ICP 式加速度车体断面布置示意图和加速度传感器布置图如图3试验数据[3]与仿真结果比较分析
相对误差均不超过。
. All Rights Reserved.。
B型地铁车车体强度研究
B型地铁车车体强度研究付光涛天津市地下铁道运营有限公司天津300380摘要:以某B型地铁车车体为研究对象，根据车体的实际结构在分析软件中创建了地铁车动车的薄壳单元有限元模型，在此基础上，进行了车体的刚度和静强度有限元分析，对车体的薄弱部位进行了结构优化改进，并将最终的分析结果与工厂提供的实测数据进行对比研究，给出了对比结论和两种结果的一致性分析。
关键词: B型地铁；有限元仿真分析；刚度；静强度中图分类号：U231 文献标识码： AAnalysis of the Body Strength of the B-type Subway CarFU Guang-taoTianjin Metro Operation Co., Ltd.Abstract: Taking a B-type metro car body for the study, according to the actual structure of the body, create a shell finite element model subway car EMU in the analysis software. On this basis, we give the body the finite stiffness and strength of static element analysis. The weak parts of the body were optimized to improve the structure and comparative studies measured data and the final results of the analysis provided by the factory, given the results of a comparison of two conclusions and consistency analysis.Keywords: B-type metro;FEA; stiffness；Strength of static.1. 引言近年来我国的国民经济持续快速发展，城市中的人口数量急剧增加，人们对城市轨道车辆的快捷、轻便有了更迫切的要求。
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B型地铁车车体强度研究
付光涛
天津市地下铁道运营有限公司天津300380
摘要:以某B型地铁车车体为研究对象，根据车体的实际结构在分析软件中创建了地铁
车动车的薄壳单元有限元模型，在此基础上，进行了车体的刚度和静强度有限元分析，
对车体的薄弱部位进行了结构优化改进，并将最终的分析结果与工厂提供的实测数据进
行对比研究，给出了对比结论和两种结果的一致性分析。
关键词: B型地铁；有限元仿真分析；刚度；静强度
中图分类号：U231 文献标识码： A
Analysis of the Body Strength of the B-type Subway Car
FU Guang-tao
Tianjin Metro Operation Co., Ltd.
Abstract: Taking a B-type metro car body for the study, according to the actual structure of the body, create a shell finite element model subway car EMU in the analysis software. On this basis, we give the body the finite stiffness and strength of static element analysis. The weak parts of the body were optimized to improve the structure and comparative studies measured data and the final results of the analysis provided by the factory, given the results of a comparison of two conclusions and consistency analysis.
Keywords: B-type metro;FEA; stiffness；Strength of static.
1. 引言
近年来我国的国民经济持续快速发展，城市中的人口数量急剧增加，人们对城市轨道车辆的快捷、轻便有了更迫切的要求。
另外，城市地铁具有安全运行稳定性高、客运量大和节能环保等优点。
B型地铁车长度为19米，宽度为2.8米，高度为3.8米，具有轻量、高速、便捷的优点，目前天津地铁1、2、3号线都采用这种车体。
对B型地铁车体性能的评定主要依据《EN12663-2010铁路应用-铁道车辆车体结构要求》[1]。
设计载荷和分析工况的选取大都依据此标准。
有时也会参照其他标准，诸如《TB1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》、《GB/T7928-2003地铁车辆通用技术条件》等[2]。
本文选取某B型地铁车动车进行车体强度分析研究，车体为铝合金型材，主要结构组成为：侧墙、底架、车顶、端墙。
挤压铝型材采取焊接形式，为减小焊接变形局部位置采用段焊形式。
2. 有限元建模
车辆的总重对车体强度分析结果有直接的影响，越重则对刚度和强度的要求就越大高。
因此，有限元建模的核心问题就是如何处理好整车所有的质量。
车体质量比较关键的控制点有AW0-整备质量、AW3-超载质量等。
车体所包含的主结构、零部件、安装设备的质量一般称为整备质量；车体在超员载客状态下的总重则称为超载质量。
日常地铁运营的早晚高峰时刻，车体大多是处在接近超载的情况下，因此，对超载工况的考察也就相当重要。
在对此动车进行建模时，要把所有对车体刚度、强度有影响的因素都包含进来。
尤其是动车底架所悬挂的VVVF箱、滤波电抗器、风缸等较重的设备在建模中一定要有具体的体现。
考虑到本车具有1/4对称性，为提高效率，可以先进行1/4建模，然后再通过两次对称得到整体模型。
整车主结构部分采用任意四节点等参薄壳单元模拟，设备质量采用RBE3悬挂MASS单元的方式。
比较小的设备重量以及乘客重量则作为整体质量平铺车体底架。
对于受力较复杂的牵引梁、枕梁等局部部位采用了实
体单元建模。
此种模拟方式能够较准确的体现实际中的车体情况。
建模完成后，整车结构包含1130745个单元和987512个节点。
3. 强度评价标准及载荷工况施加
根据EN12663-2010标准，此B型车属于P-Ⅲ型车（快速交通车辆、地铁、轻轨车之类）。
刚度表征结构抵抗变形的能力，是结构评定的一个最基本指标。
影响刚度大小的因素主要有两个：1）结构所用材料自身的性质；2）结构的截面或断面形状[3]。
本文对刚度评定的施加载荷取自EN12663-2010，评价标准依据GB/T7928-2003：车体超员载客AW3情况下，车体中心线处底架边梁下翼缘的垂向位移最大值不能超过12.6mm[4]。
静强度的大小则取决于本身的材质构成及实际中的受力状况。
本文对静强度的评定要求是：所有工况下，车体各部位的应力值均不能超过其所用材质的许用应力。
本车体所用铝合金型材屈服极限为210MPa，母材许用应力为182MPa，焊缝处许用应力为137MPa，弹性模量为69GPa。
参照以上标准要求，本文着重选取了三个工况进行分析研究：
工况1：最大运营载荷（1.3*AW3)
垂向载荷：（整备重量AW0 +330人载客重量）*1.3 载荷包括：有限元模型重；设备重量；车体内装重量；330载客重量，人均质量60kg。
位移约束：纵向约束施加于车体一位端车钩安装座中心处，垂向约束施加于空簧处，横向约束施加于车体一侧空簧处。
工况2：AW3状态，车钩安装座中心处施加800kN 压缩载荷
垂向载荷：整备重量AW0 +330人载客重量；
纵向载荷：800kN压缩力施加于二位端车钩安装座中心处；
位移约束：同工况1。
工况3：AW3状态，车钩安装座中心处施加640kN 拉伸载荷
垂向载荷：同工况2；
纵向载荷：640kN拉伸力施加于二位端车钩安装座中心处；
位移约束：同工况1。
4. 初始计算结果与结构改进
在工况1（1.3*AW3)作用下，车体中心线处的底架边梁下翼缘的垂向位移大小是11.024mm，小于上述标准规定的设计许用值12.6mm，所以此车体的刚度满足要求。
通过对静强度的计算结果进行分析研究，发现工况2作用下，在底架边梁与牵引梁连接位置下方应力大小为205MPa，此值虽然没有超过屈服极限210MPa，但是已经超出了母材的许用应力182MPa，由此，必须进行改进。
经过多次的对比研究，最终选择了采取以下措施：在边梁与牵引梁连接位置焊接三角形补板。
对改进后的模型进行整车有限元计算，发现原先应力超标位置的应力大小为170MPa，新焊接补板焊缝处最大点的应力大小为121MPa，均满足要求，改动附近也没有再出现应力超标的点。
因此，改进结构后整车的静强度满足标准要求。
5. 仿真结果与实测数据对比研究
把有限元分析结果与车体在试验中的实测数据进行对比研究，发现两者相似度极高，整体偏差小于7%。
这客观上说明了采用有限元仿真技术对地铁列车进行车体强度研究，能够得到与实际十分相似的分析结果，两者具有很好的一致性。
6. 结论
采用有限元法对地铁列车进行研究，能够得出较精确的整车应力水平，发现车体的应力薄弱部位，并提出切实性的结构改进措施。
这对天津地铁5、6号线的车体研发设计具有指导意义。
参考文献
[1] EN12663-2010铁路应用-铁道车辆车体结构要
求[S]．欧洲标准．2010
[2] 中华人民共和国铁道部．TB/T1335-1996铁道车
辆强度设计及试验鉴定规范[S]．中华人民共和国铁道行业标准. 1996
[3] 丁皓江，何福保．弹性塑性力学中的有限单元
法[M]．北京：机械工业出版社，1989
[4] 周建兴. 客车车声整体骨架强度与局部应力集中分析[D]. 武汉理工大学, 2004.
作者简介：
付光涛（1986-），男，山东省潍坊市人。