轨道车辆不锈钢车体焊点强度评估方法研究

结合国际标准和接头疲劳试验及有限元模型,研究在设计阶段不锈钢车体焊点强度的快速评估.首先,对比分析英国标准EN 15085-3:2007和美国AWS C1.1M/C1.1-2000标准中基本金属的强度、板厚及焊核直径对焊点最小剪切力的影响;然后,对某出口不锈钢超载状态车体承受纵向压缩时,考虑到车体结构复杂与焊点数量庞大,借助梁单元模拟点焊连接,利用美国标准中的焊点最小剪切力对车体焊点的静强度进行评估.指出该车体底架焊点设计存在问题,需要进一步进行改进焊点设计.接着,分析焊点疲劳强度评估各类方法的特点及适用范围,基于焊点接头疲劳试验数据和利用梁单元的合成剪力变化范围,在超载状态车体承受107次垂向加速度为±0.3 g的循环载荷作用下,对该不锈钢车体焊点进行疲劳评估,车体焊点满足设计要求.     

不锈钢点焊车体结构稳定性分析及局部焊点布局优化

为研究不锈钢点焊车体结构的失稳性问题,首先创建某不锈钢点焊地铁车车体结构有限元模型;在EN12663-2010标准提供的压缩载荷作用下,对车体结构进行稳定性分析,指出车体发生屈曲失稳的部位;然后,对车体失稳部位进行局部结构改进并利用子结构技术和变密度法对车体局部焊点进行布局优化;最后,基于焊点优化结果更新车体模型中的焊点布置,并重新进行稳定性分析,结果表明:车体失稳部位的屈曲因子大于1.5.     

不锈钢车体仿真与试验对比方法研究

基于某国外出口的不锈钢车体结构,采用壳单元及实体单元建立不锈钢车体结构有限元模型,应用梁单元模拟点焊、激光焊焊缝,运用ANSYS软件进行强度分析,依据美国ASME-RT-2:2014标准加载边界条件,输出测点的坐标、位移及应力信息,与车体样件试验结果做对比分析,并基于车体垂向工况对车体结构进行对比分析,结果表明:车体结构测点的计算数值与测试值的整体变化趋势一致,刚度、强度结果满足要求,验证了模拟方法的可靠性,对利用率超过25%,误差超过30%的测点进行了解释说明,最终满足技术要求.     

不锈钢客车焊点强度快速评估系统开发

在设计阶段进行不锈钢点焊车焊点强度评估时需要大量的计算时间,考虑到建模繁琐、评估时数据量庞大、输出结果形式单一、效率低等问题,基于MATLAB平台,以TCL语言和APDL语言为基础工具,通过MATLAB与ANSYS和HYPERMESH之间的数据交互,建立能实现焊点分组、焊点力提取、焊点强度评定数据库建立以及多种计算结果生成等功能的快速评估系统.比较工程实例与传统评估方法,表明该集成平台进行焊点力的提取和评估能大大的提高计算效率,从前处理到后处理大约可以节省75％的时间.     

复杂焊接结构焊缝强度评估方法及应用

通过分析复杂焊缝受力,利用有限元分析方法输出焊缝位置的应力,求出焊缝局部单位长度的真实载荷.结合德国FKM规范并参考国内外相关研究,提出评估焊缝静强度方法.为高效评估整车级大量复杂焊缝,基于ANSYS软件编制快速分析程序,建立某出口地铁车体的有限元强度分析模型,在防撞柱载荷作用下,利用该程序评估司机室关键焊接结构焊缝的静强度;通过优化焊缝参数,使关键焊缝1和焊缝2最大利用度分别由1.09和1.41降为0.90和0.77,满足焊缝强度设计要求.     

基于等效结构应力的不锈钢车体点焊接头疲劳寿命预测

采用等效结构应力法研究不锈钢车体点焊接头疲劳寿命.首先,在研究点焊接头的失效模式、结构应力计算方法的基础上,归纳总结了基于等效结构应力法进行点焊接头疲劳寿命预测的技术路线;其次,建立某不锈钢车体包括点焊接头在内的有限元模型,依据EN12663-1∶2010标准中提供的车体疲劳载荷谱,分析了主横梁与底架边梁区域的点焊接头结构应力分布规律,并对这些焊点进行了寿命预测;最后,采用改变焊点数量和布置及增加板厚的方式,使点焊接头疲劳寿命提高了3.87E+06.     

基于结构稳定性的不锈钢点焊车体车顶焊点布置优化

依据结构稳定性理论,研究不锈钢点焊车车顶焊点冗余问题.首先,研究某不锈钢点焊车体的车顶焊点数量对车顶纵向刚度的影响以及车顶各区域发生屈曲的顺序,确定车顶焊点冗余区域为弧顶;然后,对该冗余区域的三种焊点布置方案进行结构稳定性对比分析,确定弧顶区域可减少3 000多焊点的布置方案;最后,将弧顶区域焊点布置映射到整车车体模型中,在EN12663-2010标准的载荷作用下,对车顶焊点优化前后车体性能进行有限元分析.结果表明:超员状态的车体底架边梁下翼缘中心垂向位移变化小于0.2 mm;车顶边梁高度300 k N压缩下,最大应力发生部位不变,应力变化小于2 MPa;车体结构的一阶垂向弯曲、一阶扭转和车顶横向弯曲的振动频率变化均在0.1Hz以内.     

基于稳定性的不锈钢地铁底架焊点布局改进

以某不锈钢地铁底架为研究对象,利用有限元仿真软件对其进行稳定性分析,找出底架容易失稳的薄弱位置以及对应的屈曲因子.结果表明:不锈钢地铁底架最容易失稳的部位为枕梁附近边梁处波纹地板,焊点位置和数量会对屈曲造成一定的影响.从结构和力学的角度,对失稳位置的焊点布局进行改进,得到新的设计方案.对比新的方案与初始方案的屈曲结果可知,合理布置焊点位置能在保证静强度的情况下,明显增加结构的稳定性.为今后不锈钢点焊车底架的生产和研发提供了参考.     

轨道车车体强度分析的工程方法

分析国内外车体强度规范中的计算方法,以国内最新研制的某型轨道车车体为例,研究车体有限元模型生成方法和车体强度计算方法,并提出了一套关于车体强度评定的工程方法,为车体结构设计和强度分析提供了可靠的理论依据.并根据计算结果对轨道车车体进行了结构优化,保证了轨道车最大轴重满足设计要求.     

新一代高速动车组中间车车体的强度及自振频率

以新一代高速动车组中间车车体为研究对象,在车体结构的三维几何模型的基础上,利用大型通用建模软件Hypermesh进行前处理,建立了车体有限元模型,并以Ansys软件进行了分析求解首先对车体的典型荷载工况进行分析,给出静强度评估;其次通过对车体进行模态分析以及根据近似理论的计算,给出了理论估计值和模态分析值的刚度评估,为车体结构的实际设计和优化提供了有效的参考依据.