有限元分析在頭罩粘接強度校核中的應用

楊國紀 姚騰達 劉 威

(中車株洲電力機車有限公司 湖南 株洲 412001)

0 概述

目前國內的地鐵車輛頭罩多采用玻璃鋼材質，造型復雜，制造誤差大；車體骨架多采用鋁型材或不銹鋼焊接工藝，焊接變形量大。若頭罩安裝采用機械連接結構，則會導致安裝困難，容易產生大量應力集中；而采用粘接工藝能夠彌補頭罩和車體安裝誤差，降低安裝難度，減少機械連接造成的應力集中和局部變形，同時能夠起到密封、絕緣、耐腐蝕等作用。但是如何驗證頭罩粘接后的強度能夠滿足要求，并降低后期產品制造使用風險一直是頭罩粘接的重點和難點[1]。下文以某項目頭罩粘接結構為研究對象，通過有限元仿真軟件對頭罩粘接接頭進行仿真分析，研究粘接后強度的安全性和可靠性。

1 頭罩結構及粘接方案

頭罩采用內外側聚酯玻璃鋼中間填充泡沫的夾層結構設計，與車體粘接處采用折邊設計加厚到50 mm，增大粘接面積，保證粘接強度。聚酯玻璃鋼主要起到抗沖擊作用，而中間泡沫夾芯層主要起到降噪隔熱作用。頭罩在結構上預留有前窗玻璃的安裝接口，前窗玻璃通過粘接的形式固定在頭罩上。

頭罩粘接采用聚氨酯膠黏劑，膠黏劑具有高抗剪切強度、耐腐蝕、抗老化等特點。下文選用的粘接方案為：頭罩與車體之間粘接采用單組份聚氨酯膠黏劑，膠層厚度范圍為：8～14 mm。

2 有限元模擬計算

2.1 建立模型

根據粘接方案，建立2種粘接模型，模型1：膠層厚度為公差范圍最小值8 mm；……