基于EN12663：2010標準對某動車組設備艙結構分析研究

劉德壯

（吉林鐵道職業技術學院 鐵道車輛學院，吉林 吉林 132000）

動車組設備艙作為動車組車下設備重要組成部分，其結構的強度性能直接影響乘客的安全性，因此需要對動車組設備艙進行有限元分析。本文依據EN12663：2010標準[1]，對某動車組設備艙結構靜強度進行分析。

1 基本算法

對設備艙結構進行靜強度分析時，需要保證其應力值小于材料的許用應力[2]，即式（1）所示：

σ為車體各部件的計算應力值或試驗應力；式中 [σ]為許用應力值；σ2為對應材料的屈服極限；n為安全系數。

設備艙的整體構架材料為鋁合金，材料參數如表1所示：

表1 材料參數表

2 動車組設備艙結構靜強度分析

2.1 建立有限元模型

在Hypermesh仿真軟件中建立有限元模型，模型以任意四節點薄殼單元為主，三節點薄殼單元為輔，單元總數為991090，結點總數為1086757。

2.2 載荷及邊界條件

根據TJ/CL342-2014《時速250公里動車組暫行技術條件》規定的氣動載荷工況施加載荷，在計算工況中選取主要的二種靜強度工況進行設備艙強度分析，計算載荷工況如表2所示：

表2 設備艙度分析工況匯總

位移約束為與設備艙連接的車體斷面約束為x=0，y=0，z=0。

2.3 靜強度計算結果分析

采用ANSYS分析軟件對設備艙結構進行靜強度分析。通過計算，設備艙的靜強度分析最大結果如圖1、圖2所示：

圖1 載荷工況一作用下應力云圖

圖2 載荷工況二作用下應力云圖

如圖1所示，在載荷工況一作用下，該設備艙的最大Von.Mises應力為141MPa，最大應力點發生在設備角鐵上。如圖2所示，在載荷工況二作用下，該設備艙的最大Von.Mises應力為181MPa，最大應力點也發生在設備角鐵上。

3 結語

根據有限元分析計算結果，在載荷工況一作用下，該設備艙的最大Von.Mises應力為141MPa。在載荷工況二作用下，該設備艙的最大Von.Mises應力為181MPa，最大應力點都發生在設備角鐵上。由于設備角鐵材料的許用應力為205MPa，故二種工況下設備艙的靜強度均滿足強度要求。