牵引梁纵向压缩工况应变云图

参考论文

摘 要

随着我国高速铁路技术的不断发展,动车组车体结构的安全性、轻量化和舒适性要求不断提高。卧铺动车组作为长途客运车辆,其车体不仅需要满足一般动车组的承载要求,还需要考虑卧铺设备、旅客载荷以及内部空间布置对车体结构的影响。本文以卧铺动车组车体结构为研究对象,采用三维建模与有限元分析相结合的方法,对车体主要结构进行设计与强度分析。本文首先分析了卧铺动车组车体的结构组成和设计要求,确定车体采用整体承载式薄壁箱形结构,主要由底架、侧墙、车顶、侧门、横梁、枕梁和牵引梁等部分组成。随后利用 SolidWorks 软件建立车体侧墙、车顶、底架梁系、侧门、卧铺及关键承载构件的三维模型,并完成车体整体虚拟装配。针对底架梁系结构,选取 6005A-T6 铝合金作为主要材料,对横梁进行了垂向均布载荷和局部集中载荷两种工况的简化强度计算,并采用 SolidWorks Simulation 对横梁、枕梁和牵引梁进行了有限元静力分析。结果表明,横梁在垂向均布载荷工况下最大应力为 79.17 MPa,局部集中载荷工况下等效应力为 76.52 MPa,均小于材料屈服强度 215 MPa。有限元分析结果显示,横梁纵向载荷传递工况最大等效应力为 28.07 MPa,横梁扭转载荷工况最大等效应力为 91.59 MPa,枕梁垂向支承工况最大等效应力为 169.4 MPa,牵引梁纵向压缩工况最大等效应力为 34.78 MPa,各工况下结构均未发生屈服破坏。研究结果表明,本文设计的卧铺动车组车体底架主要承载构件具有一定强度裕度,能够满足基本强度要求。

关键词:卧铺动车组;车体结构;三维建模;底架梁系;有限元分析

ABSTRACT

With the development of high-speed railway technology, the structural safety of sleeper EMU car bodies has become increasingly important. This paper takes the sleeper EMU car body as the research object and carries out 3D design and finite element analysis. Firstly, the main structure of the car body is analyzed, including the underframe, side wall, roof, side door, cross beam, bolster beam and traction beam. Then, SolidWorks is used to build the 3D models of the main parts and complete the virtual assembly. The material of the main underframe beams is 6005A-T6 aluminum alloy. The cross beam is checked by simple strength calculation under vertical uniformly distributed load and local concentrated load. SolidWorks Simulation is also used to analyze the cross beam, bolster beam and traction beam under typical working conditions. The results show that the maximum stresses of all analyzed parts are lower than the yield strength of 215 MPa. The maximum stress of the cross beam is 91.59 MPa under torsional load, the maximum stress of the bolster beam is 169.4 MPa under vertical support load, and the maximum stress of the traction beam is 34.78 MPa under longitudinal compression load. The results show that the main underframe structures meet the basic strength requirements.

KEY WORDS:sleeper EMU; car body structure; 3D modeling; finite element analysis;

目 录

摘 要

ABSTRACT

第1章  绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.2.1国外研究现状

1.2.2国内研究现状

1.3研究内容

1.3.1研究内容

1.3.2技术路线

第2章  卧铺动车组车体结构设计

2.1车体结构设计原则

2.1.1基本设计原则

2.1.2运用条件考虑

2.2车体结构设计

2.2.1车体结构型式

2.2.2车体主要尺寸参数

2.3底架结构设计

2.3.1底架总体结构设计

2.3.2横梁结构设计

2.3.3枕梁结构设计

2.3.4牵引梁结构设计

2.4本章小结

第3章  卧铺动车组车体三维模型建立

3.1三维建模软件选型与建模原则

3.1.1软件选型

3.1.2建模原则

3.2车体侧墙和车顶三维模型建立

3.2.1车体侧墙和车顶几何特征

3.2.2车体建模流程

3.3车底三维模型建立

3.3.1底架梁几何特征

3.3.2底架梁建模流程

3.4侧门与卧铺三维模型建立

3.5虚拟装配

3.6本章小结

第4章  卧铺动车组车体关键结构强度分析

4.1横梁强度计算分析

4.1.1垂向均布载荷工况

4.1.2局部集中载荷工况

4.1.3横梁强度计算小结

4.2关键零部件有限元仿真

4.2.1分析软件与方法

4.2.2底架梁系分析工况与载荷数据

4.2.3结构材料参数选取

4.3底架梁系强度分析有限元模型建立

4.4底梁系强度分析结果

4.4.1横梁纵向载荷传递工况强度分析结果

4.4.2横梁扭转载荷工况强度分析结果

4.4.3枕梁垂向支承工况强度分析结果

4.4.4牵引梁纵向压缩工况强度分析结果

4.5本章小结

第5章  总结与展望

5.1研究结论

5.2未来展望

参考文献

致 谢

 

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