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基于HyperWorks的蓄电池箱安装梁强度仿真
王晖
（中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东 青岛 266000）
摘 要：以蓄电池箱安装梁为仿真研究对象,基于HyperWorks仿真分析,对其结构强度进行研究,获得安装梁在四种运行工况下的位移和应力分布,并对其进行强度评估.结果表明此结构满足强度要求,但安全裕量较小.根据仿真结果,对高应力状态区域提出后续优化方案,从而降低应力水平,提高安全裕量,从而确保结构安全服役.
关键词：高速铁路；安装梁；有限元；静强度
中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2018.16.091
1引言
随着国家高速铁路工程的快速发展,列车运行安全备受关注,研究建立结构体有限元模型,仿真列车运行工况,给出关键位置应力及位移状态,校核结构强度,将具有重大的战略意义和实用价值.
蓄电池箱安装件包括蓄电池箱、安装件、接触器、特殊螺栓组成等,需要满足一定的结构强度,保证运行过程中的安全.对蓄电池箱安装件进行了静强度分析.其工况按照EN12663-1:2010标准要求进行工况设置和评价.
2蓄电池箱安装件结构
蓄电池箱安装件：A7N01S-T5,基本力学特性见表1.
图1蓄电池箱安装件二维安装尺寸
选用HyperWorks软件对蓄电池箱安装结构的实体模型进行抽取中间,其中主要对安装吊架进行关注,将各种紧固件、特殊螺栓简化为集中质量.
蓄电池箱安装件的有限元模型采用PSHELL二维壳单元进行网格划分,用RIGID单元模拟紧固螺栓.
3研究依据EN 12663标准
EN 12663标准中规定的坐标系如图表1所示.X-轴（相当于车身纵轴）正方向是运动方向.Z-轴（相当于车身垂直轴）正方向指向朝上.Y-轴（相当于车身水平轴）是水平面,完成右手坐标系.
EN 12663-1：2010规定设备和安装件设计应确保其能够承受以下加速度条件下产生的负载.
注：在车体端部C等于2,到车体中部线性下降到0.5.由于蓄电池箱在车体端部部,计算过程中取2.
本报告根据EN 12663标准要求设置加载工况.本报告设定设备静强度载荷（垂向2g加速度、纵向&plun;3g加速度,横向&plun;1 g加速度）,具体见表4.
4计算结果和分析
由公式（1）,求得母材许用应力：
σ等于FS（1）
其中σ许用应力,F为许用力,S为横截面积.
四个静强度工况中蓄电池箱安装件最大等效应力（von Mises）为240.6MPa,工况为静强度第3种,出现在安装件上下两根口型梁焊接处,见图4.按照该材料屈服强度245MPa评价,此结构满足强度,但安全余量较小.
5结论
四个静强度工况中蓄电池箱安装件最大等效应力（von Mises）为240.6MPa,工况为静强度第3种,出现在安装件上下两根口型梁焊接处.按照该材料屈服强度245MPa评价,结果表明此结构满足强度,但安全裕量较小.根据仿真结果,后续口型梁加工时,可以改变焊接位置或者将焊接工艺改为整体铸造工艺,从而降低应力状态,提高安全裕量,从而确保结构安全服役.
参考文献
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［2］TB/T1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范［S］.1997.
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［4］肖旭明.基于EN12663:2010的接触网检修作业车底架结构强度有限元优化分析及寿命评估［J］.铁道技术监督,2014,42(9).
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