列车空调箱体疲劳强度分析

曹立达

（吉林铁道职业技术学院 铁道车辆学院，吉林 吉林 132000）

空调箱体作为列车的重要组成部分，随列车运行过程中会受到大量振动，空调箱体处于长期的振动载荷作用下，会对其结构产生疲劳破坏。因此，需要对空调箱体进行疲劳强度分析，判断能否满足结构的疲劳强度要求。

1 基本算法简介

对空调箱体进行疲劳强度分析，根据BS7608-1993标准[1]提供的S-N曲线，对于不同的连接方式，疲劳寿命的循环次数N与应力幅Sr都有以下关系：

基于Sr-N曲线参数，所有材料都满足下式：

从而可以将公式简化如下：

由于空调箱体结构的连接方式都是点焊，所以在对空调机组进行疲劳强度计算的过程中选用G类Sr-N曲线为标准，当以G类为连接方式的结构的循环次数达到107时，其许用应力幅值Sr为29Mpa。

在载荷工况下的应力幅Sr计算方法如下[2]：

式中Str为空调箱体结构计算顶面结果的应力幅，Sbr为空调箱体结构计算底面结果的应力幅。

2 空调箱体的疲劳强度分析

2.1 有限元模型的建立

在Hypermesh仿真软件中建立有限元模型，空调箱体内部的压缩机、冷凝器、蒸发器等主要设备以添加集中质量方式模拟。该空调箱体的材料为SUS404型号的钢材，选用壳单元Shell181模拟，弹性模量为E=2.06e11pa，泊松比为μ=0.3，密度为7.85g/cm3，建立有限元模型[3]。

2.2 载荷及约束

空调箱体所承受的疲劳载荷主要来自车辆运行过程中产生的结构之间的牵引和制动。根据欧洲ERRI标准[4]规范，动车空调箱体在运行过程中所承受的疲劳载荷工况如表1所示：

表1 疲劳载荷工况

位移约束空调箱体与车体之间联接的8个M10 的螺栓，约束为 x=0，y=0，z=0。

2.3 空调箱体的疲劳强度分析

通过ANSYS分析软件对空调箱体进行分析计算，空调箱体疲劳强度计算结果如表2所示：

表2 计算结果统计表

3 结语

根据疲劳强度计算结果所示，三种疲劳载荷工况下的应力幅值均小于许用应力幅，满足空调箱体的疲劳强度要求。