城市軌道車輛前窗粘接強度校核分析

房海濤

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，城市化進程速度在不斷加快，與此同時，城市軌道交通得到了全面的發展。對于城市軌道車輛而言，通過膠粘劑，前窗進一步固定在車體之上，為了更好的保證城市軌道交通車輛運行的可靠性，就要開展城市軌道交通車輛前窗粘接強度校核分析，確保滿足實際的行車安全需求。

關鍵詞：城市軌道;車輛黏接強度;校核分析

前言：一些大中型城市在發展過程中，會將其作為首選的通行工具，使城市壓力得到有效緩解。在城市軌道車輛中，司機室前窗作為車輛非常重要的組成內容，其粘接結構的可靠性與車輛行車的安全性有著直接的影響。對比常規車輛運行，城市軌道車輛的受力相對復雜，因此，對于前窗粘接強度而言，其必須要充分滿足實際的涉及要求，同時，還要確保有一定的安全冗余。

1、前窗結構及安裝方式

對于前窗玻璃而言，其屬于三層夾膠結構，以司機室前窗弧度制造為依據，最外層為單層鋼化玻璃，其中，內層也為單層鋼化玻璃，最中間的一層為PVB膠膜。在安裝前窗玻璃的過程中，會將結構膠粘劑應用進來，并且將其直接粘接在車體司機室的玻璃框架之上。

2、建立有限元分析模型

在開展彈性膠粘劑強度校核的過程中，最需要關注的重點內容，就是彈性膠粘劑的實際變形量。而采取以往的公式計算方式，無法實現高效表達，在本文中，選用有限元計算方法，詳細計算在各種工況下，彈性膠的實際受力狀態和變形能力。

2.1、有限元模型的建立

如圖1所示，為定義全局坐標系，從整個坐標系來看，其完全滿足右手法則。對于X軸而言，其恰好處于水平面之內，并且與運動方向完全相同;對于Y軸而言，其也完全處于水平面之內，與車輛縱軸保持垂直狀態;對于Z軸，其處于豎直平面之內，與車輛縱軸保持垂直窗臺，且正方向向上。

在hypermesh中，將部分車體有限元模型建立進來，其中不但有車體，還有前窗和粘接膠。為了使工作總量進一步減少，將包含司機室車頭部分的車體結構選用進來，進行有限元模型的建立。其中，節點總數為425363，整體單元總數為442575。

2.2、材料屬性定義

對于城市軌道車輛而言，其前窗玻璃都會選用鋼化玻璃，同時，對于車體安裝面而言，其實際的材質也多為聚酯玻璃鋼，整個車體車身結構，會選用鋁合金材質，同時，將聚氨酯膠粘劑SIKA268選用進來，將其作為重要的粘接結構膠。

2.3、荷載工況確定

2.3.1、環境因素

以合同要求為基準，實際的車輛需要完全滿足零下三十五攝氏度到四十攝氏度的外在環境要求，同時，實際的海拔高度也要完全低于1500m運行環境，既可以達到承受雨雪的環境要求，又要滿足承受偶有沙塵暴和煤塵等環境要求，軌道車輛在營運過程中，應保持持續運行速度在80km/h左右，同時，最高運營速度可達到140km/h。

2.3.2、荷載分析

以BS EN12663-1-《鐵路應用-鐵路車輛車體的結構要求》為依據，要保證前窗玻璃，完全處于機車的端部位置，因此，機車在實際運行的過程中，其會受到縱向的動載荷為3g，同時，橫向動載荷為1g，垂向動載荷為3g。

2.4、仿真計算結果

以實際的工況為依據，將有限元計算軟件ANSYS應用進來，對LC1～LC8工況下前窗的粘接強度進行分別計算。以荷載工況和具體結算結果為基礎，可以進一步知曉：對于整個粘接結構而言，影響最大的就是氣動載荷，其中，對于LC7和LC8工況而言，其屬于前窗玻璃粘接受力最為惡劣的工況。

3、膠粘劑的強度校核

以標準DVS1618為依據，對膠粘劑的許用應力進行計算。具體計算公式如下：

在該式中，σch代表的含義，就是藍神剪切應力，其值為1.3MPa;f T對于而言，其實際代表的含義，就是溫度影響因素，取值為0.7;對于f M而言，其本身屬于一種環境影響因子，取值為0.72;對于f L其實際代表的含義，就是靜載影響因子，取值為1;f D取值也為1，其屬于動載影響因子;對于f G，其屬于非常重要的集合影響因子，取值為0.9;還有一個最為不可或缺的，就是S，其作為安全系數，取值為2。

根據該公式，可以將實際應用的聚氨酯膠粘劑的許用應力計算出來，計算得到的結果為0.3MPa。通過相應的仿真計算記過，獲取到的值為0.08MPa，實際的安全系數為3.75，根據這些計算數值，可以發現，完全滿足實際的聚氨酯膠粘劑的相應強度要求。

對于膠粘劑變形量而言，通過相應的仿真計算，可以得到結果為0.15mm，對比安裝面膠粘劑5mm厚度，要遠遠小于該值，與此同時，33.3為安全系數，可以完全的達到聚氨酯膠粘劑實際變形量的要求和目標。

結語：總而言之，本篇文章對城市軌道車輛前窗粘接強度校核進行了深入的分析和探討。可以廣泛應用在城市軌道交通車輛的前窗粘接結構之中，保障城市軌道交通車輛的運行安全性和穩定性，促進城市持續發展。

參考文獻：

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