國產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強度控制分析

胡吉遠

摘要：本文主要分析了國產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體的強度控制分析，重點介紹了一種地鐵車鉤殼體的強度分析方法，其具有提高對地鐵車鉤殼體受力分析效果，滿足地鐵車鉤殼體強度要求的效果。通過分析國產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強度控制方法，不斷推進對地鐵殼體的承受壓載荷分析，以提高地鐵車鉤殼體的強度。

關(guān)鍵詞：國產(chǎn)密接式;地鐵;車鉤殼體;強度控制

中圖分類號：U270.34?文獻標(biāo)識碼：A?文章編號：1672-9129（2020）10-0084-01

1?地鐵車鉤殼體的強度控制分析

結(jié)合現(xiàn)階段對于地鐵車鉤殼體強度的有限元分析結(jié)果，對強度控制的分析，主要是從網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、運算及后處理等三個階段來進行強度計算，進而給出地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)所能承載的負荷，使其可以滿足地鐵車鉤殼體的最大強度要求。主要的強度分析內(nèi)容如下：

1.1網(wǎng)格劃分。受到地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)的限制，各部分的厚度以及受力情況呈現(xiàn)出分布不均且差距較大的局面，而利用實體網(wǎng)格劃分的方式，可以解決這一不足。網(wǎng)格劃分可以從兩個角度展開：（1）網(wǎng)格類型的選用。實體網(wǎng)格多采用拋物線四面體單元來劃分地鐵車鉤殼體的結(jié)構(gòu)，將其分為四個邊角節(jié)點、六條邊線以及對應(yīng)的六個中側(cè)節(jié)點。（2）關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)格細化。由于地鐵車鉤殼體存在一些關(guān)鍵的過度位置，在進行網(wǎng)格劃分時，還需要對這一部分關(guān)鍵位置進行細化，避免由于出現(xiàn)網(wǎng)格畸變而發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。（3）網(wǎng)格劃分的結(jié)果。網(wǎng)格化分之后，普通的網(wǎng)格大小保持9mm，而經(jīng)過細化后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)格保持在4mm，并需要經(jīng)過雅可比4點的網(wǎng)格檢驗。

1.2邊界條件施加。對地鐵車鉤殼體的邊界條件施加核心在于測定殼體可以承受的縱向載荷，而縱向載荷又受到拉伸載荷和壓縮載荷的影響。施加邊界條件主要從三個角度展開。

結(jié)合上圖，在殼體設(shè)計強度的分析上，一般設(shè)計強度的數(shù)值為890MPa，并以設(shè)計強度為準(zhǔn)來分析施加載荷。當(dāng)殼體經(jīng)過加熱處理之后，就需要在殼體表面進行噴丸來強化結(jié)構(gòu);在分析施加載荷時，通常以620MPa作為殼體的應(yīng)力極限范圍，并針對殼體材料的不同，得出材料的彈性模量和泊松比。

對殼體拉伸載荷的分析要區(qū)分兩種情況，這主要是因為殼體尾部是承受拉伸載荷的主要位置，而由于尾部位置圓錐面或殼體中心桿連接孔的載荷和約束情況，車鉤連掛之間極有可能有間隙存在，而導(dǎo)致出現(xiàn)不同的拉伸載荷邊界情況。第一個便捷條件是殼體的拉伸載荷施加，在殼體尾部圓柱面以及尾部斷面位置分別施加鉸接約束和固定約束，并在中心孔位置施加相應(yīng)的軸承載荷。第二個邊界條件是在中心孔固定的情況下，在殼體的尾部位置施加拉伸載荷。

對殼體壓縮載荷的邊界條件施加，也是根據(jù)位置不同而進行區(qū)分。殼體壓縮載荷的受力和約束位置集中在殼體的前面板以及尾部端面兩個部位。同時，基于車鉤連掛間隙的存在，在分析邊界條件時，對殼體的前面板施加壓縮載荷，并固定尾部端面;或者在殼體前面板施加約束條件，在尾部端面施加壓縮載荷。

1.3運算及后處理。結(jié)合對殼體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分以及邊界條件施加，在分析地鐵車鉤殼體的強度結(jié)果時，是按照不同位置的強度極限來進行分析。

地鐵車鉤殼體的強度結(jié)果可以從四個位置進行考慮：第一，殼體中心孔的拉伸載荷。經(jīng)過實驗分析，這部分的強度結(jié)果最大應(yīng)力可以高達583MPa，強度極限值可以達到620MPa，并滿足了強度的要求。其二，在殼體圓錐面的拉伸載荷分析上，是基于車鉤連掛的間隙考慮，在確保中心孔位置內(nèi)部零部件的緊密性基礎(chǔ)上，最大應(yīng)力可達到569MPa，并滿足了對該部分的強度要求。第三，殼體前面板的壓縮載荷分析，通常是在進行網(wǎng)格劃分時，就考慮到受力區(qū)域的劃分。經(jīng)過強度計算，最大應(yīng)力可達576MPa，達到了強度要求。第四，尾部壓縮載荷強度的計算發(fā)現(xiàn)，最大應(yīng)力可以達598MPa，仍然滿足了該部分的強度要求。

2?地鐵車鉤殼體強度控制的思考

結(jié)合上文對地鐵車鉤殼體的強度分析，對于強度控制的研究主要是通過構(gòu)建地鐵車鉤殼體三維實地模型的方法，分析國產(chǎn)密接式的結(jié)構(gòu)特點、鑄造樣式，從而進行不同位置的劃分，便于分析各個位置的受力情況和最大應(yīng)力，從而基于強度計算結(jié)果來分析不同位置區(qū)域應(yīng)用的強度并判斷其是否能夠滿足整體的強度要求。而受到國產(chǎn)密接式地鐵車鉤應(yīng)用情況的影響，其平常的載荷遠遠不會超過設(shè)計的載荷設(shè)計情況，但可能在循環(huán)載荷的作用下而導(dǎo)致殼體產(chǎn)生疲勞損毀，在這種應(yīng)用模式下，對車鉤強度的分析，則是從其車鉤殼體的屈服極限出發(fā)，判斷殼體發(fā)生斷裂時所能夠承受的最大強度。

3?總結(jié)

綜上所述，分析國產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強度控制方法，是利用有限元分析法來構(gòu)建三維實體模型，實現(xiàn)對地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和強度分析。雖然經(jīng)過實驗計算可以得出準(zhǔn)確的強度數(shù)值，但在應(yīng)用地鐵車鉤時，仍然要考慮到殼體各構(gòu)件強度的一致性而進行分析，從而全面掌握強度控制的方法。

參考文獻：

[1]張鎖懷，孫軍帥，李永春.國產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強度分析[J].機械設(shè)計與研究，2008，24（5）：60-62，69.

[2]張文斌.CRH380BL型動車組過渡車鉤強度參數(shù)計算[J].鐵道車輛，2013，51（11）：7-9.