标准动车组车体强度设计技术研究

中国标准动车组是我国自主研发的具有自主知识产权的高速动车组,速度等级为350 km/h。以中国标准动车组铝合金车体为研究对象,对其进行了力学承载特性分析,依据EN12663标准,对车体强度进行了有限元分析计算,并结合静强度试验结果对车体承载性进行了验证,为系统掌握高速动车组铝合金车体设计提供了理论依据。     

双层铝合金车体焊接结构设计

依照双层铝合金车体总体设计规范的要求,以车辆动态包络线作为车体断面设计的约束条件,进行车体的三维设计和详细结构设计,按照EN 15085的焊接标准要求优化双层铝合金车体焊接结构,同时对车体母材与焊接材料进行优化匹配。经车体静强度试验验证,优化后的焊接接头型式减少了车体大部件和车体总成的焊接变形,适合车体的模块化制造需求。通过计算车体静强度,证明250 km/h双层铝合金试验车体的强度符合EN 12663要求,产品的安全性、可靠性满足欧洲铁路客车强度规范。     

一种网架式整体承载车体的设计理念及结构特点分析

以BR711-C型接触网多功能综合作业车为实例,从总体方案布局出发,详细介绍了一种网架式整体承载车体各个部分的设计理念及结构特点。对车体底架、侧墙和顶盖等几个主要部分的设计需求、载荷分布及结构特点进行了分析,并对制造工艺经验进行了总结。结果表明,网架式整体承载车体在满足在运用过程中的强度和刚度要求的前提下,能够有效地降低车体的自重,也易于对局部区域进行强化,适用于主要机组悬挂在底架下方或安装在顶盖上方的特殊要求机车。     

铝合金车体制造工艺及焊接难点控制

文中以时速350 km/h动车组为研究对象,介绍了时速350 km/h动车组铝合金车体制造工艺流程及生产过程中车体关键尺寸的控制、典型问题的解决方案及控制措施.     

基于SYSWELD的CRH_2-300铝合金车体缓冲梁和牵引梁焊接数值模拟

高速列车缓冲梁和牵引梁连接部位处焊缝是机车车体焊缝中最重要的焊缝之一,选用法国ESI公司开发的热加工专业计算软件SYSWELD对300 km/h动车组车体(二阶段)缓冲梁和牵引梁连接部位焊接接头和结构的焊接残余应力进行模拟计算。对不同焊接线能量和不同焊接顺序下的铝合金车体缓冲梁和牵引梁连接部位的焊接残余应力大小进行模拟,结果表明优化焊接顺序和焊接线能量可以有效减少焊接残余应力,对实际生产具有一定指导意义。     

250型动车组车体底架端部组成焊接变形分析及措施

根据250型动车组车体底架端部组成结构的特点,制订了有效控制措施,控制了焊接变形,确保地板平面度和前端组成垂直度满足技术要求。     

高速动车组铝合金车体结构设计

根据高速动车组铝合金车体设计概念的要求,利用头车的空气动力学外形,以动车组动态包络线为约束条件,进行车体断面设计和整车的三维设计,铝合金车体焊接结构的设计符合EN 15085焊接标准,按照标准要求选择车体的母材、焊接材料和设计车体的焊接接头型式.通过对车体的静强度计算和试验数据的分析,验证了头车试验车体的强度符合欧洲标准EN12663,能够满足产品的安全可靠性需求.     

CRH5A动车组底架边梁修补方案及强度分析

在CRH5A型动车组上,底架边梁的滑槽难免因制造异常而产生缺陷,针对滑槽修复分别介绍了几种不同的修补方案。对单侧滑槽修补、整体滑槽修补、整体替换底架边梁等方案进行了详细的强度计算及对比分析。其修补过程中的结构设计、强度理论计算等均可为后续底架边梁的修复提供重要参考依据。     

高速列车底架结构承载应力场数值分析

高速列车底架采用铝合金挤压型材和板材焊接而成,焊接残余应力的分布状态及水平直接影响高速列车的承载能力及安全使用寿命问题。针对承受典型载荷形式的高速动车底架,采用非线性有限元软件Marc对底架结构的焊接残余应力场及工作载荷作用后的残余应力进行数值模拟,确定了残余应力危险点位置,发现承受拉伸载荷后底架应力存在一定松弛。     

120 km/h地铁转向架构架静强度及疲劳强度分析

介绍了一种时速120 km/h地铁车辆转向架构架结构。根据标准UIC 615-4和EN 13749,确定了构架载荷工况。采用正向设计理念,先利用有限元分析软件Ansys对构架不同载荷工况进行了静强度及疲劳强度计算,在有限元计算的基础上,对构架进行了静强度和疲劳强度试验。有限元强度计算和强度试验结果均表明：构架静强度和疲劳强度均满足标准要求;经过对比分析,构架有限元强度计算与强度试验结果一致性较好,进一步验证了构架结构设计的安全可靠性。     

中间罐车车体的有限元静力学分析

通过对中间罐车车体结构进行静力学有限元分析,得到车体在极限工作载荷下的应力、应变情况,并对此结构进行分析,为优化结构设计提供依据.     

机械压力机强度刚度测试分析

利用专业仪器对开式单点压力机进行静态和动态强度刚度测试,测试机床在液压加载器250t静态载荷下机身的应力分布情况,再用经应变片标定过的铁墩进行210t动态载荷测试,测出机身动应力分布情况,最后利用表式传感器分别采集滑块和下模板表面在250t静态载荷和205t动态载荷下的位移。测试结果一方面可验证机床精度好坏,另一方面可为以后的机床有限元仿真分析提供参考依据。     

基于有限元分析的城际动车组车体的结构设计

介绍了对城际动车组车体进行结构优化设计的过程,并通过了有限元分析法对车体结构进行了仿真计算和分析,得到了合理的车体承载结构。车体制造后按照EN12663-1:2010标准进行了静强度试验。结果表明,优化设计后的承载结构的强度、刚度和动态特性满足各项标准的要求。     

立式四对轮新型旋压机结构设计及优化分析

对轮旋压机对于超大型薄壁筒形件的柔性制造具有重要意义。开展了立式对轮新型旋压机的结构设计,采用Solidworks软件对各部件和整体结构进行有限元仿真,并进行结构设计优化。结果表明,该设备中各部件结构的最大位移量均小于0. 15 mm,最大等效应力远低于所用材料的屈服强度,设备可以在给定载荷下安全工作。此外,机床框架增设加强筋,可以有效提高结构刚度和设备精度。在此基础上,最终制造出径向承载60 k N和轴向承载150 k N的立式四对轮新型旋压机,并成功地进行了铝合金筒形件的对轮旋压工艺实验。     

复兴号样车研制项目裙板焊接工艺研究

为了解决"复兴号"动车组列车车体研制过程中侧裙板焊缝在底架组成工序发生开裂问题,分析可能原因,确认了侧裙板组成开裂产生的主要及次要原因,即设计结构问题为主要原因,侧裙板在底架组焊过程中的不当操作为诱因。针对以上原因对侧裙板焊缝进行优化,提升了焊缝的承载能力和焊缝质量,其中焊缝的承载能力理论上提升50%。铝合金薄板焊接结构中焊缝的有效熔深不宜小于3 mm,应尽量采用全熔透焊缝,以保证焊缝的承载能力。     

车体振动模态对疲劳强度的影响分析

铁路运输车辆不断朝着高速以及轻量化方向发展,车体承受着复杂的交变载荷,极大地增加了车体结构疲劳断裂的风险。为探究车体结构振动对车辆结构安全性的影响,利用ANSYS Workbench进行车体模态仿真计算。结合服役环境下动车组车体运行模态测试数据,提取出车体1阶菱形(8~9 Hz)、1阶垂弯(12~13 Hz)、1阶横弯(15~16 Hz)及1阶扭转(17~18 Hz)模态频率,对车体有限元模型进行对比修正。利用雨流计数法对部分实测载荷谱数据谱进行处理,得到载荷谱雨流计数矩阵。在模态分析的基础上进行谐响应分析,得到上述不同模态频段范围内的频率响应函数,结合nCode疲劳仿真软件对车体疲劳强度进行仿真计算,得到不同频段范围内车体的疲劳损伤;采用Miner线性累积疲劳损伤理论对仿真计算结果进行疲劳损伤评估,结果表明:车体1阶菱形模态(8~9 Hz)附近频段对车体造成的损伤最大,其损伤位置在车钩与枕梁交接处附近。     

炭素挤压机机架有限元分析

根据立捣卧挤式炭素挤压机机架的结构特点,利用有限元分析软件I-DEAS建立有限元模型,并对机架零件进行了静力学的有限元分析计算,研究了在预压和挤压两种载荷工作状态下机架的应力和应变情况。据此选定最大应力的测点,采用电阻应变测量法对机架应力进行实际检测。结果表明,应用I-DEAS软件分析计算具有较高的精度,所建立模型和采用的计算方法可靠,机架零件的结构设计合理。     

50kJ液压模锻锤机架的结构静力学及瞬态响应分析

对50kJ液压模锻锤机架进行了受力与静态的有限元结构分析,并对计算结果进行了分析评价,得出机架的应力和位移分布规律,并获取应力集中部位;同时对液压模锻锤机架进行了动态响应分析,通过研究机架在给定动载荷激振下所产生的响应,揭示了机架在动态载荷下的应力和位移随时间变化的规律及机架的动态性能优劣;对静动态载荷下的计算结果进行了比较,得出机架在静态和动态载荷下的应力和位移分布规律基本一致,但大小不同的结论;对试验结果进行了验证。     

改造发电车车体数值仿真分析研究

车体是列车中的重要承载部件，经过长时间线路服役后退役的车体，在返厂整修改造后通常会用于在特定条件下服役。这类改造车因为服役环境和服役条件的改变，车体结构往往需要根据实际运用情况作出调整。特别是对于需要在车内放置大的集中质量的改造车体，这类车体必须考虑集中质量对于结构的影响，并对原结构进行适当调整。文中建立了改造车体的有限元模型，根据EN 12663标准对车体施加载荷。通过仿真得到了改造后车体的应力分布，针对应力值较大的位置进行了结构的改进。利用名义应力法和Eurocode 9标准规定的S-N曲线对车体容易发生疲劳破坏的位置进行了疲劳计算。获得了改造后车体的应力仿真数据和疲劳仿真数据。结果表明，对于改造后的车体，需重点关注需要放置集中质量的位置，在必要的位置布置加强结构，使得整体的结构满足强度和疲劳的要求。     

动车组铝合金车体底架焊接变形控制

介绍了某车型动车组底架的主要结构,从底架关键尺寸及焊接变形分析入手,全面深入研究了底架生产制造工艺、重要控制尺寸以及相应焊接变形控制难点。通过焊接模拟分析与现车装配、焊接控制相结合的方式,研究了底架焊接变形的控制措施,发现在部件焊接前施加一定的反变形量,工艺放量以及合理的焊接顺序可以很好地控制底架焊接变形,保证动车组底架的焊接质量。