劉德壯

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鐵道車輛學(xué)院，吉林 吉林 132000）

動車組設(shè)備艙作為動車組車下設(shè)備重要組成部分，其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度性能直接影響乘客的安全性，因此需要對動車組設(shè)備艙進(jìn)行有限元分析。本文依據(jù)EN12663：2010標(biāo)準(zhǔn)[1]，對某動車組設(shè)備艙結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度進(jìn)行分析。

1 基本算法

對設(shè)備艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析時(shí)，需要保證其應(yīng)力值小于材料的許用應(yīng)力[2]，即式（1）所示：

σ為車體各部件的計(jì)算應(yīng)力值或試驗(yàn)應(yīng)力；式中 [σ]為許用應(yīng)力值；σ2為對應(yīng)材料的屈服極限；n為安全系數(shù)。

設(shè)備艙的整體構(gòu)架材料為鋁合金，材料參數(shù)如表1所示：

表1 材料參數(shù)表

2 動車組設(shè)備艙結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度分析

2.1 建立有限元模型

在Hypermesh仿真軟件中建立有限元模型，模型以任意四節(jié)點(diǎn)薄殼單元為主，三節(jié)點(diǎn)薄殼單元為輔，單元總數(shù)為991090，結(jié)點(diǎn)總數(shù)為1086757。

2.2 載荷及邊界條件

根據(jù)TJ/CL342-2014《時(shí)速250公里動車組暫行技術(shù)條件》規(guī)定的氣動載荷工況施加載荷，在計(jì)算工況中選取主要的二種靜強(qiáng)度工況進(jìn)行設(shè)備艙強(qiáng)度分析，計(jì)算載荷工況如表2所示：

表2 設(shè)備艙度分析工況匯總

位移約束為與設(shè)備艙連接的車體斷面約束為x=0，y=0，z=0。

2.3 靜強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果分析

采用ANSYS分析軟件對設(shè)備艙結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度分析。通過計(jì)算，設(shè)備艙的靜強(qiáng)度分析最大結(jié)果如圖1、圖2所示：

圖1 載荷工況一作用下應(yīng)力云圖

圖2 載荷工況二作用下應(yīng)力云圖

如圖1所示，在載荷工況一作用下，該設(shè)備艙的最大Von.Mises應(yīng)力為141MPa，最大應(yīng)力點(diǎn)發(fā)生在設(shè)備角鐵上。如圖2所示，在載荷工況二作用下，該設(shè)備艙的最大Von.Mises應(yīng)力為181MPa，最大應(yīng)力點(diǎn)也發(fā)生在設(shè)備角鐵上。

3 結(jié)語

根據(jù)有限元分析計(jì)算結(jié)果，在載荷工況一作用下，該設(shè)備艙的最大Von.Mises應(yīng)力為141MPa。在載荷工況二作用下，該設(shè)備艙的最大Von.Mises應(yīng)力為181MPa，最大應(yīng)力點(diǎn)都發(fā)生在設(shè)備角鐵上。由于設(shè)備角鐵材料的許用應(yīng)力為205MPa，故二種工況下設(shè)備艙的靜強(qiáng)度均滿足強(qiáng)度要求。