車體強度仿真分析方法研究

孫權(quán)

摘 要：本文以某鋁合金車體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立其有限元模型，對車體靜強度試驗進行仿真分析，通過對比不同單元類型和邊界條件下的計算結(jié)果，最后選取合適的模擬方式，確保仿真結(jié)果的準(zhǔn)確度。

關(guān)鍵詞： 城軌；動車組；車體；強度

1 車體強度計算

車體靜強度計算中失衡抬車工況較為惡劣，計算結(jié)果和實際偏差較大，仿真結(jié)果可信度低，故選取上述工況對其仿真方法進行詳細(xì)對比研究。如圖1.1所示，采用多層板材疊加的方式，來提高架車區(qū)域的承載能力。

由于在受壓情況下，兩板邊因焊接可視為一體，而板內(nèi)僅有面法向位移保持一致，其余兩向因板變形而具有各自的位移，因此在有限元建模處理時，該區(qū)域常采用CP耦合方程的方式來模擬上下板材的線性接觸關(guān)系，即兩板邊緣角焊縫約束三向平動自由度CP單元，中間區(qū)域約束垂向自由度CP單元，該工況模擬當(dāng)轉(zhuǎn)向架抬車時，由于一處架車區(qū)故障抬高10mm導(dǎo)致失衡，對應(yīng)有限元模型在四處架車區(qū)給予固定約束， 其中一處垂向位移10mm；轉(zhuǎn)向架質(zhì)量通過施加集中力于其質(zhì)心處，并通過rbe2單元連接對應(yīng)車下吊掛點位，經(jīng)ANSYS計算得到應(yīng)力分布云圖，如圖1.2所示，最大應(yīng)力549MPa，遠超鋁合金屈服強度，從直觀上看是由于鋁合金材料強度低或板材太薄導(dǎo)致，但從有限元基本理論分析可知，

雖然兩板件通過CP單元模擬線性接觸，但殼單元只有中性層一層節(jié)點，且單元只是在節(jié)點之間傳遞信息，應(yīng)力等結(jié)果均通過節(jié)點位移外推而來，因此即使在下板面施加位移約束，與之相連的殼單元也因與約束邊界相連而不產(chǎn)生應(yīng)力，其節(jié)點位移信息直接傳遞到上層節(jié)點，故在應(yīng)力圖中該區(qū)域為藍色無應(yīng)力，下板完全失效?！?br>