动车组头车车体疲劳强度分析
宋 烨 邬平波 贾 璐
西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都,610031摘要:以某350km /h 动车组头车车体为研究对象,
在ANSYS 中建立车体有限元模型,依据EN12663标准对其进行刚度和静强度分析,得到车体垂向最大变形为5四39mm ,
最大当量应力为280四2MPa ,最大当量应力出现在空气弹簧约束处,小于材料的屈服极限,满足车体刚度和静强度要求;根据动车组实际线路运行情况,增加明线会车二隧道会车二隧道通过和侧风工况4种气动载荷工况进行
静强度分析,4种工况车体的静强度均小于车体材料的屈服极限;
采用Goodman 疲劳曲线图对车体疲劳强度进行评估,各部位安全系数均大于1,满足疲劳强度的要求三
关键词:动车组;车体;气动载荷;有限元分析;疲劳强度
中图分类号:U271.91 DOI :10.3969/j .issn.1004132X.2015.04.023Stren g th Anal y sis on Head -car Bod y of Electrical Multi p le Units
Son g Ye Wu Pin g bo Jia Lu Traction Power State Ke y Laborator y ,Southwest Jiaoton g Universit y ,Chen g du ,610031Abstract :Takin g a 350km /h electrical multi p le units (EMU )head -car bod y as the research ob -j ect ,a finite element model was established in ANSYS.Accordin g to the standard EN12663,the stiff -ness and static stren g th of the model was anal y zed.The results show that the maximum vertical de -formation of head -car bod y is 5四39mm ;the maximum e q uivalent stress is 280四2MPa.The maximum e q uivalent stress locates in air s p rin g constraints ,which is less than the y ield limit of material ,and sat -isfies the re q uirements of the head -car bod y stiffness and static stren g th.Based on the actual circum -stance of EMU in o p eration ,four aerod y namic load cases were set u p :two trains p assin g b y each other in o p en wire ,two trains p assin g b y each other in tunnel ,a sin g le train p assin g throu g h tunnel and cross wind.Successivel y for head -car bod y static stren g th anal y sis ,the results are less than the y ield limit of car bod y materials.The Goodman fati g ue curve was used to evaluate the bod y fati g ue stren g th.Each p lace safet y coefficients is g reater than one that meets the re q uirements of fati g ue stren g th.Ke y words :electrical multi p le units (EMU );head -car bod y ;car bod y ;aerod y namic load ;finite ele -ment anal y sis ;fati g ue stren g th
收稿日期:20140827基金项目: 十二五 国家科技支撑计划资助项目(2011BAG10B01);中国铁路总公司资助项目(2014J012-C );西南交通大学牵引动力国家重点实验室开放基金资助项目(2012TPL -T01)0 引言随着列车运行速度的提高,列车服役环境也变得更加恶劣,对列车的安全性和可靠性也提出了更高的要求三随着高速动车组的普遍运行,目前的车体相关标准已经不能满足车体强度的评判,需要增加更多的实际线路运行情况进行分析三尤其在气动载荷方面,随着列车速度的提高,气动载荷对车体强度的影响越来越大,特别在高速会
车二高速隧道通过及受到强侧风影响的时候,气动
载荷对车体强度的影响更加明显三
目前,国内对车体疲劳强度问题的研究主要
集中在机械载荷对车体疲劳强度的影响方面,而
关于气动载荷对车体疲劳强度影响的研究比较少,在标准EN12663-2010[1]二JIS E7106[2]和‘200km /h 及以上速度级铁道车辆强度设计及试
验鉴定暂行规定“中仅仅作了简单的描述[
3]三在国外,韩国铁道研究院KRRI 的Seo 等[4]对高速
列车通过隧道时产生的气动载荷疲劳强度做了大量的理论和试验研究三本文在EN12663车体强度评定准则的基础上增加了4种气动载荷工况对车体强度进行评判,将高速列车明线会车气动载
荷工况与由轨道引起的垂向加速度和牵引制动引
起的疲劳载荷工况进行组合,采用Goodman 曲
线分别对车体底架侧梁二地板外层二地板夹层二车
身外层二侧墙内层二侧墙夹层二司机室7个部分进
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