基于EN12663:2010标准对某动车组设备舱结构分析研究
2019-11-07刘德壮
刘德壮
(吉林铁道职业技术学院 铁道车辆学院,吉林 吉林 132000)
动车组设备舱作为动车组车下设备重要组成部分,其结构的强度性能直接影响乘客的安全性,因此需要对动车组设备舱进行有限元分析。本文依据EN12663:2010标准[1],对某动车组设备舱结构静强度进行分析。
1 基本算法
对设备舱结构进行静强度分析时,需要保证其应力值小于材料的许用应力[2],即式(1)所示:
σ为车体各部件的计算应力值或试验应力;式中 [σ]为许用应力值;σ2为对应材料的屈服极限;n为安全系数。
设备舱的整体构架材料为铝合金,材料参数如表1所示:
表1 材料参数表
2 动车组设备舱结构静强度分析
2.1 建立有限元模型
在Hypermesh仿真软件中建立有限元模型,模型以任意四节点薄壳单元为主,三节点薄壳单元为辅,单元总数为991090,结点总数为1086757。
2.2 载荷及边界条件
根据TJ/CL342-2014《时速250公里动车组暂行技术条件》规定的气动载荷工况施加载荷,在计算工况中选取主要的二种静强度工况进行设备舱强度分析,计算载荷工况如表2所示:
表2 设备舱度分析工况汇总
位移约束为与设备舱连接的车体断面约束为x=0,y=0,z=0。
2.3 静强度计算结果分析
采用ANSYS分析软件对设备舱结构进行静强度分析。通过计算,设备舱的静强度分析最大结果如图1、图2所示:
图1 载荷工况一作用下应力云图
图2 载荷工况二作用下应力云图
如图1所示,在载荷工况一作用下,该设备舱的最大Von.Mises应力为141MPa,最大应力点发生在设备角铁上。如图2所示,在载荷工况二作用下,该设备舱的最大Von.Mises应力为181MPa,最大应力点也发生在设备角铁上。
3 结语
根据有限元分析计算结果,在载荷工况一作用下,该设备舱的最大Von.Mises应力为141MPa。在载荷工况二作用下,该设备舱的最大Von.Mises应力为181MPa,最大应力点都发生在设备角铁上。由于设备角铁材料的许用应力为205MPa,故二种工况下设备舱的静强度均满足强度要求。