动车组高压电连接器结构强度分析及验证（下）

动车组高压电连接器组件较多，组件之间的相互作用对电连接器整体结构强度有一定影响。为保证动车组高压电连接器的可靠性，应用ANSYS Workbench有限元仿真软件计算应力。计算结果表明：高压电连接器所有组件在静态载荷作用下受到的最大应力，均小于其材料屈服强度，整体结构满足强度要求。依据GB/T 21563—2018《轨道交通机车车辆设备冲击和振动试验》要求，对高压电连接器开展振动和冲击仿真试验。仿真试验结果表明：在静态工况下，高压电连接器整体结构满足强度要求；在动态载荷作用下，高压电连接器能够抵御工作环境中振动和冲击应力的影响。     

CR300AF型复兴号动车组高压电器箱研制

为使CR300AF型复兴号动车组车顶高压电器设备免受外部恶劣环境影响,保证设备具有良好的工作性能,研制将真空断路器、高压接地开关、高压隔离开关、避雷器和互感器等部件进行集成的动车组用车顶高压电器箱。针对高压电器箱使用条件进行绝缘性能分析,确定高压电器箱基本绝缘能力参数;基于气固复合绝缘设计方法,设计绝缘顶盖与绝缘隔板,解决箱体高度方向绝缘不足的问题;通过对高压电器箱进行强度仿真计算,计算7种不同工况下高压电器箱的应力情况及安全系数;通过绝缘性能试验和冲击振动试验,对样机的绝缘性能和结构强度进行试验验证。试验结果表明,高压电器箱能够满足绝缘设计和结构强度要求,符合动车组使用要求。     

高速动车组制动横梁裂纹故障分析及改进措施

为解决高速动车组原设计结构的制动横梁裂纹故障,对故障发生位置及数量进行统计,并对裂纹断口进行宏观、微观分析,分析表明断口为应力导致的疲劳断裂。对原设计结构的制动横梁进行线路制动载荷识别并将结果应用于有限元仿真计算,结果表明原结构制动横梁支撑座管卡安装孔边缘处存在应力集中,在承受交变载荷下易产生疲劳裂纹。结合有限元强度仿真结果,提出制动横梁结构改进方案并进行强度计算和线路实测动应力,结果表明改进方案制动横梁结构应力水平较原方案明显降低,改进结构可满足高速动车组运用要求。     

铁道车辆污物箱及安装吊座强度与模态分析

列车高速运行时产生的剧烈振动对污物箱等车下吊挂设备及其安装吊座的结构可靠性带来不利影响。在考虑箱体与液体的流固耦合效应条件下,对污物箱及其安装吊座的结构静强度及模态进行仿真计算。计算结果表明,在三向冲击载荷条件下,车下污物箱安装吊座结构的静强度满足设计运用要求,又由于流体的影响,大大降低了系统的固有频率。     

气动载荷对高速动车组的设备舱强度影响研究

对比分析了现有高速动车组设备舱强度计算与评估标准,提出将气动载荷设为定值研究设备舱疲劳强度的方法。通过静强度分析优化改进了设备舱结构,对比分析了单独施加气动和冲击,同时施加气动和冲击对设备舱静载荷的性能影响;同时参照标准和实测载荷,探索性研究了不同气动载荷下设备舱疲劳特性。分析结果表明,气动载荷对设备舱强度影响较大,±1 500 Pa气动载荷下设备舱疲劳强度满足设计要求。     

某城轨车辆充电机疲劳耐久性及冲击强度分析

文章以某城轨车辆充电机为研究对象,介绍其内部的结构布局,并按照IEC 61373-1999标准规定的模拟长寿命试验和冲击试验载荷条件,对建立的充电机虚拟样机进行随机振动疲劳耐久性和动态冲击强度仿真分析,最后利用实物样机的模拟长寿命试验和冲击振动试验对仿真结果进行验证。研究结果表明,该充电机的结构满足强度设计要求。     

铁路客车设备安装梁强度分析

铁路客车车下设备安装梁是车下重要承载结构，对其强度有严格的要求。本文首先建立了设备安装梁的有限元模型，计算设备舱总体应力分布以评定其结构静强度。之后利用Goodman疲劳曲线图对设备舱疲劳强度进行了分析和计算。结果表明，在三向冲击载荷及动载荷下，设备舱结构的静强度及疲劳强度满足设计运用要求，达到了验证其结构安全性的目的。     

动车组撒砂装置振动规律及影响因素线路试验研究

为探究动车组撒砂装置在实际运营条件下的振动疲劳特性，开展撒砂装置及构架端部的振动加速度和应力线路测试；研究不同运行线路、车轮镟修前后和不同速度工况下撒砂装置的振动和应力传递规律，分析轮轨激励影响；基于实测应力，计算疲劳关键点在1 500万km应力谱下的疲劳损伤。结果表明：撒砂装置及构架端部的垂向振动水平最高；京广线某区间撒砂装置的垂向振动加速度和应力能量峰值均约为广深线某区间的3.8倍；镟轮后撒砂装置的振动加速度和构架端部应力能量峰值可分别降低约67%和68%；撒砂装置振动加速度和应力较高的主要原因为轨道板周期性不平顺冲击，主频约为66.9 Hz，与轨道板冲击振动频率和结构的1阶固有频率相近；基于某线路区间应力数据获得的构架端部焊缝测点1 500万km损伤大于1，若动车组长期在该恶劣工况下运行，结构将可能出现振动疲劳失效。     

新一代高速动车组车体结构创新设计

为满足因速度提升带来的车体评价标准改变,新一代高速动车组车体在CRH2A型动车组成熟结构基础上进行结构优化设计。仿真和试验结果表明,新一代高速动车组车体结构在轻量化、强度、振动模态、空气动力学和动应力测试等方面具有优异的性能,结构安全可靠。     

试验动车组受电弓弓体及安装强度研究

为了解受电弓在我国高速试验动车组上的性能,对其机械、结构强度进行预判,构建了试验动车组受电弓弓体、底座的有限元分析模型,分析了600 km/h速度工况下,弓体各部件的机械结构强度参数、底座及焊缝关键部位的应力分布,并对弓体结构强度、底座焊缝结构强度、固定螺栓结构强度进行了校核。分析结果表明:试验动车组受电弓的弓体及安装结构强度均在安全系数范围内,能够满足试验列车高速运行的要求。     

450 kW分体式内燃液传动力包自主化设计

针对内燃动车组,研制设计一种结构简单、稳定可靠、效率高、使用维护成本低的分体式内燃液传动力包,整体悬挂于车体地板面下部,用于动车组的牵引动力和辅助用电。冷却系统单独集成安装于车顶,布置方式更加合理,可节省安装空间和整车重量,降低整车制造成本和后期的运维成本,介绍了分体式内燃液传动力包结构组成、工作原理、技术参数,并通过振动、强度、模态仿真分析计算等进行验证,计算结果表明：动力包在其工作转速范围内的振动烈度为B级,符合ISO 10816-6标准要求,静强度和疲劳强度满足EN 12663-1标准中P-I类对车体设备的要求,动力包安装框架模态可以避开车体振动频率,不会发生共振现象。     

高速动车组头罩端盖用GFRP碰撞特性研究

针对动车组头罩端盖强度既应该满足日常运行要求,又要保证在碰撞事故发生时不妨碍相邻两车端部车钩有效连挂,即要求端盖用GFRP材料在一定撞击条件下可以发生穿透损伤。利用大质量低速冲击试验,探究纤维含量、纤维长短、铺层方向对复合材料层合板的抗冲击性能影响,基于被动安全防护角度提出动车组头罩端盖结构破损性能评价方法。研究结果表明:编织纤维层合板受冲击作用产生的破损形貌可以满足头罩端盖要求。利用编织纤维材料试制动车组端盖样件并进行大质量冲击试验,发现其在冲击过程中呈现大小可容车钩穿过的破损形貌,碎屑尺寸细小不影响车钩连挂。     

20 t轴重米轨集装箱平车车体设计

介绍出口20 t轴重米轨集装箱平车的设计要求、总体结构和主要技术参数，重点阐述车体组成部件底架、集装箱锁闭装置的设计。对车体垂向弯曲刚度、车体静强度和锁闭装置的静强度计算结果表明：在额定载荷及超过额定载荷50%工况下，车体下挠均不大于10 mm，在车体预上挠10 mm～14 mm的工艺设计条件下，车体未出现下挠，挠跨比小于1/700；在额定载荷与纵向力合成工况下，车体最大应力点出现在装载2只20 ft集装箱在重车顶车工况下的侧梁下翼面处，应力为254 MPa，小于材料许用应力；在超过额定载荷50%工况下，车体最大应力小于材料屈服应力，车体未发生永久变形和裂纹。在不同载荷作用下锁闭装置产生的应力，均小于材料许用应力。整车的限界通过试验、车体强度试验结果均符合要求。     

动车组变压器柜体的结构强度仿真分析

为评价某动车组变压器柜体的结构强度,文章详细介绍了车辆设备的结构强度评价方法,并基于EN 12663-1:2014标准规定的静载荷工况和疲劳载荷工况进行了仿真计算。采用材料利用系数评价变压器柜体的静强度安全裕量,利用VDI 2230-1:2014标准提供的7个安全系数指标评价螺栓连接安全性,利用DVS 1612:2014标准提供的许用疲劳强度值和焊缝疲劳强度利用系数评价变压器柜体的焊接疲劳性能,采用模态分析得出的固有频率和模态振型特征评价变压器柜体的刚度。结果表明,变压器柜体的结构强度满足标准要求,且具有较高的固有频率,可以规避车体低频振动带来的影响。     

玻璃钢固化变形问题的改进工艺研究

本文针对开闭机构鼻锥试制中的结构变形和尺寸收缩问题,提出了金属-玻璃钢黏接工艺改进措施;对开闭机构正常状态下该部位的负载应力进行仿真计算,并通过黏接拉伸强度试验,验证了黏接改进工艺能够满足载荷强度要求。     

低地板车辆用整体式锻造轴桥承载能力分析

轴桥是低地板有轨电车独立轮对的关键承载件，为了研究其承载性能，根据德国交通企业联合会发布的VDV 152:2016《基于城市轨道交通建设和运营规则的城市轨道车辆的强度设计规范》的规范要求，通过有限元仿真和试验测试等方法对整体式锻造轴桥的承载能力进行了详细分析。研究结果表明：根据VDV 152:2016规范要求计算得出的载荷工况能够更好地反映轴桥的使用情况；基于有限元软件仿真轴桥使用环境下的柔性约束，并采用FKM(德国机械工程委员会)规范对仿真计算结果进行分区域利用率评估，评估结果显示轴桥利用率为96%;采用整体模锻成形工艺和套筒形刀具机加工工艺可以使轴桥获得高综合性能，满足粗糙度为0.8、同轴度为0.02等高精度尺寸的要求；通过模拟轴桥约束条件等方法获得的试验应力与仿真应力偏差约为10%;采用极值应力工况组合绘制轴桥的载荷曲线并进行分阶段疲劳加载试验，轴桥未出现疲劳裂纹，满足设计要求。     

基于ABAQUS的CRH2型动车组接触器箱有限元分析

采用ABAQUS有限元分析,通过计算CRH2型动车组接触器箱在振动冲击下的受力情况,验证接触器箱结构强度符合列车运营环境的要求。计算结果可为疲劳分析提供有力支持,并为CRH2型动车组接触器箱的模块设计提供理论依据。     

铁路列车空调机壳体结构静强度有限元分析

静强度分析是机械设计过程中的重要组成部分,而有限元法则是分析机械结构静强度的重要方法。简单介绍了有限元法的概念和基本思想、静强度分析方法,重点介绍了应用ANSYS软件的命令流方式对铝合金空调机壳体结构进行建模,分别在6种冲击载荷工况下对铝合金空调机壳体结构进行静强度分析,发现铝合金空调机壳体结构的薄弱位置。根据计算结果可知,铝合金空调机壳体结构在6种冲击载荷工况下的各个最大应力都在许用应力的范围内,满足静强度的设计要求。     

碳纤维复合材料在轨道交通车辆空调机壳体上的应用

针对采用碳纤维复合材料替代传统轨道交通车辆空调机金属壳体以达到降低车辆空调机组自重的技术目标,分析了碳纤维复合材料的性能,建立了空调机壳体的有限元模型,并进行相关静态强度计算。对采用碳纤维复合材料壳体的轨道交通车辆空调机组样机进行了振动冲击试验验证。仿真分析计算和试验验证结果表明,碳纤维复合材料壳体能满足轨道交通车辆空调应用要求。     

设计最高运营速度140 km/h地铁车辆转向架构架的结构分析

介绍了设计最高运营速度140 km/h地铁车辆转向架构架的结构,重点介绍了对转向架构架进行强度分析计算的方法.通过对不同载荷下的构架应力、主要超常载荷、不同工况下各种超常特殊载荷和各种运营载荷的计算结果表明:该转向架构架的静强度和疲劳强度均满足强度要求,并能满足使用寿命不小于360万km的要求.