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地铁B型车车体静强度及模态计算

羊玢 孙庆鸿 黄文杰 朱壮瑞 戴嘉鹏 姜燕清

羊玢, 孙庆鸿, 黄文杰, 朱壮瑞, 戴嘉鹏, 姜燕清. 地铁B型车车体静强度及模态计算[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 1-5.
引用本文: 羊玢, 孙庆鸿, 黄文杰, 朱壮瑞, 戴嘉鹏, 姜燕清. 地铁B型车车体静强度及模态计算[J]. 交通运输工程学报, 2006, 6(2): 1-5.
YANG Bin, SUN Qing-hong, HUANG Wen-jie, ZHU Zhuang-rui, DAI Jia-peng, JIANG Yan-qing. Static strength and mode analysis of B-type subway body[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 1-5.
Citation: YANG Bin, SUN Qing-hong, HUANG Wen-jie, ZHU Zhuang-rui, DAI Jia-peng, JIANG Yan-qing. Static strength and mode analysis of B-type subway body[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2006, 6(2): 1-5.

地铁B型车车体静强度及模态计算

基金项目: 

江苏省“十五”重大科技攻关项目 E2004016

国家自然科学基金项目 50375026

详细信息
    作者简介:

    羊玢(1974-), 男, 湖南邵东人, 东南大学工学博士研究生, 讲师, 从事机械CAD/CAE及噪声控制研究

    孙庆鸿(1938-), 男, 江苏常州人, 东南大学教授

  • 中图分类号: U270.12

Static strength and mode analysis of B-type subway body

More Information
  • 摘要: 应用有限元方法及ANSYS软件建立了地铁车辆车体结构有限元分析模型, 根据地铁车辆受力分析和危险程度, 选择拖车(头车) 作为计算、分析对象, 确定了有限元模型的计算载荷、常见计算工况和评定标准, 计算了车体在整备状态下的车体静强度, 分析了整备状态和超常状态下的固有频率和振型。结果表明, 地铁车体静强度在常见计算工况下皆能满足相关标准的要求, 车体一阶扭转和一阶垂向弯曲自振频率偏低, 一般要求车体在整备状态下的自振一阶垂弯频率应大于10 Hz, 以避开转向架的点头频率; 减小结构质量的同时增大结构刚度, 在满足车体强度要求下, 可以实现以降低次要的振型频率来提高主要的振型频率的目的, 并可进一步地减轻车体质量。

     

  • 图  1  有限元模型坐标

    Figure  1.  Finite element model coordinate

    图  2  整备状态和垂直过载

    Figure  2.  All-Equipped state and upright load

    图  3  梁压缩荷载

    Figure  3.  Upper beam compression load

    图  4  组合荷载

    Figure  4.  Combination load

    图  5  车钩压缩荷载

    Figure  5.  Vehicle clasp compression load

    图  6  有限元离散模型

    Figure  6.  Finite element mesh model

    图  7  有限元局部模型

    Figure  7.  Finite element local model

    图  8  车体的变形

    Figure  8.  Body distortion

    图  9  整备状态最大等效应力

    Figure  9.  All-Setup maximal Von Mises equivalent stress

    图  10  垂直过载最大等效应力

    Figure  10.  Upright load maximal Von Mises equivalent stress

    图  11  最大等效应力

    Figure  11.  Maximal Von Mises equivalent stress

    图  12  组合荷载最大等效应力

    Figure  12.  Combination load maximal Von Mises equivalent stress

    图  13  最大等效应力

    Figure  13.  Maximal Von Mises equivalent stress

    图  14  车钩压缩最大等效应力

    Figure  14.  Clasp compression maximal Von Mises equivalent stress

    图  15  一阶扭转模态

    Figure  15.  First step torsion mode

    图  16  一阶垂向弯曲模态

    Figure  16.  First step vertical bend mode

    表  1  最大等效应力

    Table  1.   Maximal Von Mises equivalent stress

    部件 最大Von Mises等效应力/MPa 许用应力/MPa
    侧墙 160.00 160
    车顶 126.30 160
    底架 115.18 160
    驾驶室 58.73 448
    前枕梁 132.63 280
    后枕梁 117.45 280
    缓冲梁 56.04 448
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    表  2  最大等效应力

    Table  2.   Maximal Von Mises equivalent stress

    部件 最大Von Mises等效应力/MPa 许用应力/MPa
    车顶 72.53 160
    底架 61.12 160
    驾驶室 466.02 448
    前枕梁 79.14 280
    后枕梁 28.77 280
    缓冲梁 302.94 448
    车顶 72.53 160
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    表  3  最大等效应力

    Table  3.   Maximal Von Mises equivalent stress

    部件 最大Von Mises等效应力/MPa 许用应力/MPa
    侧墙 58.63 160
    车顶 61.89 160
    底架 87.89 160
    驾驶室 448.46 448
    前枕梁 52.53 280
    后枕梁 29.13 280
    缓冲梁 499.36 448
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    表  4  车体自振频率

    Table  4.   Body self-vibration frequency /Hz

    模态 整备状态 超常垂直荷载
    一阶扭转 8.07 7.005
    一阶垂向弯曲 8.28 7.653
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出版历程
  • 收稿日期:  2005-08-14
  • 刊出日期:  2006-06-25

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