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不锈钢车辆车体刚度研究

张国庆  
【摘要】: 近些年,为了满足国民经济的发展要求,轨道车辆正在向高速化、高载重量、轻量化等方向发展,但是这也对机车车辆在工作状态下的安全可靠性提出了更高的要求;机车车体大多数采用全承载式结构,这样的结构可以很大程度上满足结构设计轻量化的要求,因为全承载式车体几乎承载了机车使用过程中的所有载荷,因此机车车体的刚度特性具有举足轻重的作用。车体刚度不合理,将直接影响机车车体的可靠性、安全性等指标。 目前机车车体结构分析偏重于强度指标,主要以结构强度作为关键指标进行产品定型,车体结构的刚度特性没有受到充分的重视。各种(通用及专用)软件基本都可以用来进行车体的位移及变形分析,所以车体刚度通常是利用车体中的一些特征点(如中部)位移量来评价,但这种被动式的设计方法很难满足设计要求。在实际刚度分析设计过程中,设计者往往希望了解车体中每个部件对车体刚度的影响,掌握车体刚度的分布情况,以对车体结构进行优化设计,实现轻量化的要求。 根据机车总体布局要求、铁路限界要求、机车通风形式要求,车体断面通常为薄壁筒形结构。本文根据车体结构特点将其简化成变截面、变刚度、变质量的简支外伸刚性梁模型,两枕梁处为两支点。首先通过Pro/E软件建立了车体的实体模型,然后通过其分析功能首次取得了车体多个有效截面的固有属性并对这些固有属性进行了分析(如:截面面积、截面形心、惯性矩等)。通过对得到的各种截面参数进行分析掌握了车体刚度沿纵向的分布情况。在实际应用中,刚度要求主要表现在车体受到实际载荷时的变形或挠度,所以本文还依据上面得到的各种实际截面参量通过VB编程计算求出了变截面车体任意截面在工况载荷作用下的挠度。然后通过综合分析比较全面的掌握了车体的整体刚度情况,从而有利于我们进行合理可靠的结构优化设计。 文章通过分析最后得到了车体的刚度分布情况,了解了车体刚度比较薄弱的部位,然后有针对性的提出了解决方案。最后对车体单一梁板的刚度灵敏度问题做了简要的分析说明。


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