鋁合金車體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析與碰撞仿真研究.pdf

1、本文針對某型動(dòng)車組鋁合金車體的建模方法、強(qiáng)度和碰撞問題進(jìn)行了研究,通過研究中空鋁型材的建模方法建立了本文所需的車體有限元模型;通過對比國內(nèi)外車體強(qiáng)度計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)得出適用于對該車體進(jìn)行強(qiáng)度分析的載荷工況,并采用有限元法對車體進(jìn)行強(qiáng)度分析;最后基于ANSYS WorkBench的顯式動(dòng)力學(xué)模塊對車體進(jìn)行了碰撞仿真研究。
　　首先,根據(jù)現(xiàn)有車體模型,建立車體的簡化幾何模型。這一部分主要針對兩種常用的車體建模方法——中性面法和截面等效法進(jìn)行了

2、對比研究和試算,然后得出了截面等效法相比于中性面法可以在保證計(jì)算精度的前提下,大大簡化車體的建模且有限元網(wǎng)格質(zhì)量更好,還能夠節(jié)省計(jì)算機(jī)資源和時(shí)間。最后采用了該方法對復(fù)雜的中空鋁合金車體進(jìn)行了簡化,建立了最終的簡化模型,為后續(xù)有限元分析計(jì)算提供了更簡單的幾何模型。
　　其次,對歐洲車體設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)EN12663、日本鐵道車輛客車車體設(shè)計(jì)通則JIS E7106以及我國TB/T1335和《200km/h及以上速度級鐵道車輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定

3、暫行規(guī)定》這些標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比分析,通過比較三種標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于垂向載荷、縱向載荷、疊加載荷等不同之處,確定了EN12663標(biāo)準(zhǔn)作為該型動(dòng)車組鋁合金車體強(qiáng)度計(jì)算和設(shè)計(jì)校核的依據(jù)。然后使用適合工程應(yīng)用的有限元軟件ANSYS Workbench的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)模塊對該型動(dòng)車組車體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了強(qiáng)度分析和剛度分析,得出在各種載荷工況下,其結(jié)構(gòu)的最大等效應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力,靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求;車體底架結(jié)構(gòu)變形小于許用值,剛度滿足要求;在疲勞載荷工況下,根據(jù)

4、ORE報(bào)告將多軸應(yīng)力轉(zhuǎn)換為單軸應(yīng)力,繪制出材料的修正的Goodman疲勞極限圖,得出車體各選定部位的疲勞強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
　　最后,從顯式有限元算法的基本理論出發(fā),利用顯式有限元技術(shù)基于 ANSYS WorkBench的顯式動(dòng)力學(xué)模塊對車體進(jìn)行了碰撞仿真,分析了該型高速動(dòng)車組的碰撞仿真結(jié)果,結(jié)果表明,車體與剛性墻碰撞變形小,車體吸收了碰撞的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了自身的內(nèi)能,而且前端墻某點(diǎn)的最大減速度略超出EN15227標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最大范圍,