CRH3型动车组中间车车体结构强度分析

图 ５ １ ２结构 有限元 网格 图 ／
图 ３ 铝 合 金 车来自百度文库体 的 几 何模 型
图 ６ 底 架 有 限元 网格
＼ 壁鐾
歪主二 ＝三 ＝ 芒羔
玉 二≥： ０
ｔ～ ： 三： ： ≥ ： ：兰： ：
图 ２ 铝合金车体结构 图
表 １ Ｒ Ｂ 动车组主 要技术参数 Ｃ Ｉ
参 数 名 称 参 数值
长。车体承载结构是由底架、 侧墙 、 车顶 、 端墙 以及
设备 舱组成 的一 个 整体 。 中间 车 的三 维 图 和铝 合 金 车体结 构 图分 别 如 图 １和 图 ２所 示 。Ｃ ＲＨ３动 车组 主要技 术参 数见表 １ 。
用 于核工 业 、 道 、 油化 工 、 空航 天 、 铁 石 航 机械 制造 、
能源、 汽车交通、 国防军工、 电子、 土木工程等一般工
业及科 学研究 ， 它具 有 多物 理 场解 析 、 非线 性计 算 、 耦 合场 的分析 、 设计优 化 以及开放性 等特点 Ｊ 。
图 １ 中 间车 的 三 维 图
— 冀 妻 茎 譬冀 寒 褒
１ Ｃ Ｈ Ｒ ３动 车 组 车体 结构 的 主要 技
术 特 点
Ｃ Ｈ 车体采用 大型挤压 中空铝型材焊接而 Ｒ ３ 成， 司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮 的焊接结构。 底架、 侧墙和车顶采用大型空心截面
的挤 压铝 型材 ， 空 挤 压 型材 的 长 度 可 达 车体 全 中
摘 要 ： 充分 了解 分析 Ｃ Ｈ３铝合金 中间车 车体 结构和材 料 力 学性 能 的基础 上 ， 用有 限元 分析 在 Ｒ 采
软件 Ａ Ｙ 建立车体有限元模型， ＮＳ Ｓ 参照相应规 范， 对车体在垂直载荷、 纵向压缩、 拉伸、 气动及合
成 载荷 工况作 用 下的 强度 和 刚度 进 行校 核 ， 为 铝 合金 车体 结 构 的 改进 和 优 化 设计 提 供 依 据 。 并
・
现代 设计 与先进 制造 技术 ・
郭春 丽
齐淑 萍
Ｃ Ｈ Ｒ ３型动 车组 中 间车车体 结构强 度分 析
４ ７
Ｃ Ｈ３型 动车 组 中 间车 车体 结构 强度 分 析 Ｒ
郭春 丽 齐淑 萍 ，
（ ． 北理 工大 学 机 械 学院 ， １河 河北 唐 山 ０３ ０ ） ６ ０ ９
（． ２ 唐山机车车辆厂 高级技校 ， 河北 唐山 ０ ３３ ） ６００
有 限元法 是将 连续 的物 体离散 化 ， 分解 为 由有
限个单元组成的模 型 ， 即进行 网格划分 ， 进行离散 化模型求数值解【＿ ｌ 。
笔者采用有 限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ建 立 了车 体 ＮＹ 有限元 模 型。 Ａ Ｎ 软件是融结 构、 、 体 、 热 流 电 磁、 声学于一体 的大型通用有 限元分析 软件 ， 可广泛
板。它们通过连接梁、 连接板相连 ， 连接梁为型材 ，
连接板 可 以调 整 宽度 ， 保证 车体 长度 。
收 稿 日期 ：００—０ —０ ２１ ３ ３
车顶 ： 动车组各车体车顶的共同结构都是由 ５
作者简介 ： 郭春丽（９ ７一）女 ， １５ ， 河北唐山人 ， 河北理工 大学教授 ， 主要研究方向为机械设计及理论。
行 了省 略 。
２ 。图 ５为 １２结 构 的有 限元 网格 ， ６为 部 分底 ／ 图 架 的有 限元 网格 。
表 ２ 铝合金车体计算模型数据
ｂ对结构表面的孔、 ． 台肩等进行了圆整处理。 利用 Ｐｏ Ｅ三维软件建立的铝合金车体的几 ｒ／ 何模 型 图如 图 ３和 图 ４所示 。
门柱 、 角柱 等 ， 用 梁元 模 拟 。计 算 模 型数 据 见表 则
部分 组成 。
２ 铝合金车体 的有 限元计算模型
２ １ 铝 合金 车体 的 几何 模 型 ．
铝合 金车 体 基本 采 用 中空 挤压 型 材 （ 梁 、 枕 牵 引梁 除外 ）在建立 车体有 限元 的几何 模 型时 ， 尽 ， 应 量反 映车体 的结构 特点 ， 故把 车体 的几 何 实体全 部 简化 为面 ， 以利于有 限单 元 的划 分 。 在建 立结 构模 型时 ， 循 了 以下原 则 ： 遵 ａ 因非 承载 对结 构的整 体变形 影 响很 小 ， ． 故进
车辆长度 车体宽度 轴重 车体 自重 最高运行速度
中间车 ２ ２ ｍｍ， ４８ ５ 端车 ２ ６ ｍｍ ５８ ０
３ ２６ ｍｍ ５
≤１ｔ ７
约 ｌｔ ｉ
３ ０ ｒ／ ５ ｋｎ ｈ
车体主要组成部分的特点如下。
底架 ： 主要 由 ２大 部分 组成— —底 架前 端 和地
侧墙 ： 型材 内侧 有 Ｔ型槽 或 Ｌ型导轨 ， 在 用来 安装 内装 件或 设备 。
得 出结论 ： 体强度 、 车 刚度 满 足要 求 。此 外 还 对 铝 合金 设 计 中应 注 意 的 问题 提 出 了有 价值 的建
议 。
关键 词 ： 合金 车体 结构 ； 限元分 析 ； 铝 有 载荷
中 图分类号 ：１１ １ １２ 文 献标识 码 ： Ａ 文章 编号 ：６ ２—１ １ （０ ０ １ １７ ６ ６ ２ １ ）３—０ ４ —０ ０７ ４
计 算模 型采用 ２种 方案 ， 扭转 工况 和三点 支撑 空 车工 况用 整体结 构模 型 ， 他工况 用 １２结构模 其 ／
型 。用 于划分 网格 的几 何形 状 几 乎 全从 设 计 中各
处 厚度 的 中面提 取 ， 中包 括 车顶 、 墙 、 边梁 、 其 侧 下 底架 、 端墙 等均 用 相 对 等厚 度 的 薄壳 元 模 拟 ； 少量
４ ８
２１ ００年 ７月 中国制造业 信 息化
第３ ９卷
第 １ 期 ３
块 大型 中空铝 型材拼 焊而成 ， 由于平顶 型材 整体 的 截 面厚度 比较小 ， 以型材 上下 面及 中间筋 的材料 所 厚度 均 比其 他部 位型 材厚很 多 。
端墙 ： 主要 由门框 、 角柱 、 墙板 和 端 墙 附件 ４ 端