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B型地铁不锈钢车体结构优化设计研究
| 论文题名： | B型地铁不锈钢车体结构优化设计研究 |
| 关键词： | 不锈钢地铁车体;结构设计;有限元模型;力学性能 |
| 摘要： | 21世纪以来,我国的城市轨道交通迅猛发展,使得地铁车辆应用前景越来越广泛。不锈钢地铁车辆以其质轻、高强度、耐腐蚀及安全特性良好等特点,被广泛应用于轨道车辆。因此,各大轨道车辆厂及高校的研究人员,都在致力于研制高强度、刚度及动态性能更好的不锈钢车体结构,同时也在不断优化现有的车体结构。本文以唐山轨道客车有限责任公司研制的B型不锈钢地铁车体为研究对象,应用有限元方法对其结构进行建模、分析,并提出了改进方案,主要研究内容包括: 1.建立了B型不锈钢地铁车体的有限元模型。采用壳单元模拟车体结构,建立了包括车体骨架和蒙皮结构的不锈钢车体有限元模型,为从整车角度分析骨架和蒙皮结构对车体强度的影响奠定了基础。针对车体中大量焊点对车体有限元模型网格划分带来的困难,本文通过硬点的增减,使网格划分结果更为合理,计算结果更加准确。 2.分析了B型地铁不锈钢车体的结构性能,指出了其设计缺陷。基于所建立的有限元模型,根据EN12663-2010要求,对车体结构的强度、刚度和模态进行了有限元分析。计算结果表明,车体边梁中央下挠度为10.36mm,小于车辆定距的1‰即12.6mm,所以车体刚度满足设计要求;车体结构一阶垂向弯曲频率为17.871Hz,一阶扭转频率为14.811Hz,由于车体转向架自振频率为?2.0Hz,故车体模态满足设计要求;车体侧墙两端紧邻端墙的位置、以及边梁与枕梁搭接焊缝区域结构强度存在不足。 3.给出了车体结构强度的局部改进方案。根据计算分析结果,对侧墙两端紧邻端墙的区域、以及边梁与枕梁搭接焊缝区域添加了补强筋板,校核结果表明车体结构强度完全满足设计要求;刚度变化较大,但边梁中央下挠值为12.46mm,仍然在设计允许范围内;车体结构固有属性两次计算结果基本没变。改进后的方案完全满足设计要求并与实车试验结果相一致。 |
| 作者： | 张丽博 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 高溥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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