纵向力对货车车体结构的影响分析.pdf.pdf

计算机应用�铁道机车车辆工人�第�期����年�月�
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纵向力对货车车体结构的影响分析�
陈�欢�
�大连交通大学�辽宁大连���������
摘要:利用�—����软件建立了敞车�。。�型的整车有限元模型,探讨了纵向力�
对车体结构的影响。�
关键词:货车;车体结构;纵向力;影响�
中图分类号:����.����文献标识码:��
为解决铁路货运运量大与运能不足的矛盾,近年来我国大力发展重载�
货物列车。随着货物列车编组数的增加和牵引重量的加大,列车纵向冲动�
必然增大,列车启动、制动、调速等工况的纵向力也发生了变化。从目前研�
究情况看,大多数学者对纵向力的研究只是单纯的静态设计,或从纵向动力�
学角度分析最大车钩力发生的列车部位及数值,对于纵向动态车钩力对车�
体结构影响的研究尚未见报道。本文采用有限元法分别研究静态、动态纵�
向力对车体结构的影响,为其动态设计提供理论参考。�
��有限元模型及边界条件的建立�
由于��。�型车体结构完全对称,因此可以建立�/�几何模型。车体底�
架、侧墙、端墙等结构均使用薄壳单元来模拟,因此在建立车体几何模型时,�
抽取车体各板的中面,然后划分有限元网格,由于载荷并不对称因此仍需要�
整车的有限元模型进行计算。整车共划分了�����个单元,�����个节点。�
由于要考察在静态纵向力和动态纵向力作用下车体的应力分布情况,�
对二者进行比较分析,因此对于静态计算工况仅选取了两个静态值:根据对�
大秦线重载列车的纵向力的规定,纵向拉伸为��������,压缩为��������。�
考虑到分析车体的动态响应,在进行静力分析时约束与动态分析保持一致,�
即在心盘面上施加垂向和横向弹簧约束,弹簧刚度参考与其匹配的转向架�
弹簧刚度;拉伸�起动�时在前从板座处施加纵向弹簧约束,压缩�制动�时�
在后从板座处施加纵向弹簧约束,弹簧刚度参考缓冲器的弹簧刚度;在进行�
纵向响应动力学分析时,其边界条件中的连接自由度集如下:激活纵向位移�
一��—�
计算机应用�铁道机车车辆工人�第�期����年�月�
自由度,钝化其他所有位移和旋转自由度。�
��静态车钩力与动态车钩力的计算结果�
�.�静态纵向力的计算结果�
根据《强度规范》�参见运装货车��������号文�中对货车纵向力的表�
述,对车体施加纵向拉伸力��������,作用在前从板座;纵向压缩力������
��,作用在后从板座。通过计算,得出两种工况下车体的应力云图分别如�
图�和图�所示。�
图��静态拉伸时应力分布云图�图�静态压缩时应力分布云图�
计算结果表明,当车体受静态纵向拉伸和压缩力作用时,其最大应力区�
域均集中在中梁上,静态车钩力的影响范嗣为底架的整个地板及中梁。�
�.��动态车钩力对车体的影响�
在大秦线西段,曾进行过万吨级重载列车线路运行试验,得出了起动过�
程和紧急制动过程车钩力的变化曲线。图�分别为起动过程和在车速为�
��.����/�紧急制动过程中最大车却�钩力随��时时柏:间�梅�变化的趋势。由图����可�
见,起动开始后最大车钩力逐渐增大,���.����