不銹鋼點焊地鐵車車體結構穩定性分析

寧海石，萬 帥

（中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

而鐵道車輛車體在組成上相對簡單，主要組成結構有車體底架、側墻、端墻、車頂和司機室等部分，而能夠有效承受住垂向、橫向、縱向和扭轉等在載荷力的車體才能夠將其歸類為是合格車體。

1 車體結構穩定性分析

1.1 底架結構

而車體的底架結構在組成上主要有底架邊梁、底架橫梁、牽枕緩組成、波紋地板等部件，牽引梁、枕梁、緩沖梁等相結合構成重要受力部件牽枕緩的模塊部分，而整體承載框架則主要由牽枕緩模塊與輥彎的底架邊梁對接組經過組焊形成，之后采用對接組焊形成底架的橫梁和邊梁部分，

1.2 側墻結構

側墻由側墻板模塊、側門立柱、側墻立柱、側墻縱梁等焊接組成，側墻部分是由各個側墻小模塊所共同組成，在后續建設過程中能進行靈活調節，并通過點焊將側墻板模塊、側墻縱梁、立柱連接在一起。

1.3 車頂結構

車頂部分包含有圓頂模塊、平頂模塊和車頂邊梁等部分所共同構成，而焊接工作主要采用連續封閉全焊接結構，圓頂模塊、平頂模塊分別有波紋板和彎梁組焊、鋼板與橫梁組焊最終形成。而對于空調機組部位的安裝準備時需要對承載強度進行觀察和分析，而對于平頂模塊部分需要將排水槽設置在兩側邊梁，當水通過排水槽進入雨檐之后順著端部排除，在最后的車頂總成時需要保證整體組成的焊接質量和密封性。

1.4 端墻結構

端墻由端墻板、端立柱、端墻橫梁等組焊而成。立柱、橫梁通過點焊的形式與端墻板進行連接。

表1 車體的主要技術參數

2 車體穩定性分析

在外界作用的影響和干擾作用之下，對結構的自我控制能力以及穩定性進行分析，就是結構穩定性分析也可以將其稱之為是屈曲分析。在穩定性分析中有兩部分問題非常關鍵，這兩部分內容就是載荷計算以及分析和失穩形狀相關問題。車體結構非常容易受到廣義膜應力引起的膜應變能轉換的影響致使車體出現彎曲應變能，最終導致車體結構屈曲失穩現象發生。

3 穩定性計算分析

3.1 設計評判標準

應依據車體穩定性結構的安全系數1.5的評判標準對車身內部進行分析，在施加縱向壓力的同時，以位移約束作為判斷標準。將不同的失穩部位，如窗下縱梁處和窗下與邊梁之間處側墻蒙皮進行屈曲因子和臨界載荷的對比，在不同結階數可以看出屈曲因子越大，所承受的臨界載荷就越大，且窗下與邊梁之間的側墻蒙皮造成車輛失穩，對自身車體進行屈曲穩定性的計算，從而達到車體穩定性要求標準，以加密焊點的方式增強線性穩定特性。

表2 初始設計方案的結構穩定性分析結果

3.2 改進方案分析

通過對初始設計方案的穩定性計算分析，得出改進方案。在車體結構的嚴重失穩部位及窗下縱梁區域進行加密焊點，再次計算二窗下與下邊梁之間的蒙皮和枕內波紋地板失穩情況，可看出枕內波紋地板的屈曲因子和臨界載荷數較大，由此可分析出屈曲陣型圖，由陣型圖也可立體直觀地得出結論。

3.3 結論展示

建議調整底架橫梁間距較大的位置，減少橫梁間的距離和增加縱向梁，還可進一步改善車體受壓狀況，對車體的失穩部位進行結構改進，完善各類薄壁梁的點焊連接，地鐵車車體結構的穩定性得到進一步修繕。

4 結語

點焊車車體底架的地板和車體側墻是一種薄壁結構，在拉伸、壓縮工況載荷較易發生失穩，是車體最為薄弱的環節之一．為了改善車體受壓狀況，提高波紋地板區域的抗壓能力，應調整底架橫梁之間距離較大的位置，以增加波紋地板的垂向剛度，或在失穩區域增加縱向梁，增加車體的縱向剛度，是有效提高車體穩定性的一個途徑。以三維幾何模型的方式反映出車體的內部結構。在穩定性計算分析中確立設計評判標準，通過將初始設計方案與改進后的方案進行屈曲因子和臨界載荷對比，得出加密焊點提高車體穩定性的結論。