曹立達

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學院 鐵道車輛學院，吉林 吉林 132000）

空調(diào)箱體作為列車的重要組成部分，隨列車運行過程中會受到大量振動，空調(diào)箱體處于長期的振動載荷作用下，會對其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞。因此，需要對空調(diào)箱體進行疲勞強度分析，判斷能否滿足結(jié)構(gòu)的疲勞強度要求。

1 基本算法簡介

對空調(diào)箱體進行疲勞強度分析，根據(jù)BS7608-1993標準[1]提供的S-N曲線，對于不同的連接方式，疲勞壽命的循環(huán)次數(shù)N與應(yīng)力幅Sr都有以下關(guān)系：

基于Sr-N曲線參數(shù)，所有材料都滿足下式：

從而可以將公式簡化如下：

由于空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)的連接方式都是點焊，所以在對空調(diào)機組進行疲勞強度計算的過程中選用G類Sr-N曲線為標準，當以G類為連接方式的結(jié)構(gòu)的循環(huán)次數(shù)達到107時，其許用應(yīng)力幅值Sr為29Mpa。

在載荷工況下的應(yīng)力幅Sr計算方法如下[2]：

式中Str為空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)計算頂面結(jié)果的應(yīng)力幅，Sbr為空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)計算底面結(jié)果的應(yīng)力幅。

2 空調(diào)箱體的疲勞強度分析

2.1 有限元模型的建立

在Hypermesh仿真軟件中建立有限元模型，空調(diào)箱體內(nèi)部的壓縮機、冷凝器、蒸發(fā)器等主要設(shè)備以添加集中質(zhì)量方式模擬。該空調(diào)箱體的材料為SUS404型號的鋼材，選用殼單元Shell181模擬，彈性模量為E=2.06e11pa，泊松比為μ=0.3，密度為7.85g/cm3，建立有限元模型[3]。

2.2 載荷及約束

空調(diào)箱體所承受的疲勞載荷主要來自車輛運行過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之間的牽引和制動。根據(jù)歐洲ERRI標準[4]規(guī)范，動車空調(diào)箱體在運行過程中所承受的疲勞載荷工況如表1所示：

表1 疲勞載荷工況

位移約束空調(diào)箱體與車體之間聯(lián)接的8個M10 的螺栓，約束為 x=0，y=0，z=0。

2.3 空調(diào)箱體的疲勞強度分析

通過ANSYS分析軟件對空調(diào)箱體進行分析計算，空調(diào)箱體疲勞強度計算結(jié)果如表2所示：

表2 計算結(jié)果統(tǒng)計表

3 結(jié)語

根據(jù)疲勞強度計算結(jié)果所示，三種疲勞載荷工況下的應(yīng)力幅值均小于許用應(yīng)力幅，滿足空調(diào)箱體的疲勞強度要求。