基于ANSYS的集装箱平车车体有限元分析.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGINEER基于ANSYS的集装箱平车车体有限元分析白儒，于连玉，代鲁平(中国中车济南轨道交通装备有限责任公司研究院，济南250022)摘要：依据TB丌1335—1996《铁道车辆强度设计及鉴定规范》的有关内容以及实际运行情况，采用有限元法对某集装箱平车车体的刚度和强度进行了仿真分析，分析结果表明车体的变形和应力分布合理，车体的刚度和强度均满足设计要求。关键词：集装箱平车：有限元分析：刚度：强度中图分类号：TP391．7文献标志码：B文章编号：1002—2333(2016)10—

2、0202—03O引言集装箱运输是一种先进的运输方式，具有运输效率高、运输成本低、联运方便、货损少等优点，在铁路货运市场上被广泛应用。结合市场需求设计的构造速度为80krrffh的某型集装箱平车，其车体自重约为23t，转向架自重约为4．7t，车辆定距为9m；集装箱装载方式有两种：一是装载1个长度为40ft、重量为30．48t的集装箱；二是装载2个长度为20ft、重量为30t的集装箱。为检验该平车的承载安全性，依据TBffl335—1996((铁道车辆强度设计及鉴定规范》的相关内容对该平车车体的刚度和强度进行有限元分

3、析。1车体几何结构该车车体底架为型钢和板材拼成的全钢焊接结构，主要由中梁、侧梁、端梁、枕梁、横梁、顺梁、钢质筋板等结构组成，侧梁采用09CuPCrNi，中梁采用Q420，其余主要型材和板材均采用Q450，车体底架的整体几何结构模型如图1所示。2车体有限元模型将车体的三维几何模型导入ANSYS中，在进行结构简化和抽壳处理后，对1／4车体壳模型进行有限元网格划图1平车车体几何结构模型拼接一侧保持固定。伺服电动机7驱动圆柱凸轮8带动左梁1和右梁2相向运动，压紧输送中和待拼接状态的透明纸，如图3所示。两透明纸位于左梁1和

4、右梁2Z间，左梁l和右梁2将两透明纸压紧后，位于切刀槽内的切刀3运动，将2张透明纸同时切割。透明纸切刀刀架安装在右梁2内的直线气缸上，当气缸通气时，切刀即可快速将透明纸切割。透明纸切割完成后，输送中的透明纸切刀之下部分受松卷辊输送张力而拉开，切刀之上部分停留在原位置。待拼接的透明纸切刀之下部分则被吸附在右梁的吸风板41-_，而切刀之上部分透明纸如果固定在右梁压板上，如图1情况所示，则在拼接时正好被输送中的切刀之上部分透明纸覆盖，不会影响拼接；如果固定在左梁压板上，即与图l相反的情况，则随后随左梁向左运动。如图4所

5、示，圆柱凸轮驱动右梁2保持不动，左梁1向左侧运动，吸附着粘接胶带的吸风辊向下运动，同时逆时针转动。当胶带吸风辊中心旋转至超过切刀平面时，胶带正好将停留在右梁吸风板4和板5两位置上的透明纸粘接在一起。粘接完成后，吸风辊和吸风板吸风关闭，凸I图4透明纸完成胶带粘接轮继续驱动吸风辊向I1左梁2．右梁3暇风辊4．吸风板上运动，右梁向右运匕竺二——————————__动，回到原位置。随后，透明纸压力锁松开，则透明纸继续向前输送，整个透明纸拼接过程完成。3结语在包装机不停机的情况下，透明纸自动拼接装置通过机构间的相互配合完成

6、透明纸自动拼接，减少了停机时间，有效提高了整机的作业率。这项技术已经应用于我公司的ZB28型软盒硬条包装机组上，简单易用，效果良好。(编辑启迪)作者简介：付强(1987一)，男，助理工程师，主要负责车间装配的技术管理工作：收稿日期：2016一04—08202i2016年第10期网址WWWjxgcs．corn电邮hrbengineer@163．corn机械工程师MECHANICALENGINEER分，网格划分时整体采用16mm壳单元，局部区域细化到5mm，l，4车体的有限元离散模型如图2所示，最后通过镜像复制得到整

7、体的有限元模型。3载荷工况与边界条件3．，有限元分析载荷工况依据TB／T1335—1996《铁道车辆强度设计及鉴定规范》(下文简称《规范》)中要求，作用在平车车体上的载荷包括以下几部分：垂向静载荷、垂向动载荷、扭转载荷、侧向力和纵向力，各载荷(或力)的计算方法参照《规范》第6章中内容，此处不再赘述。依据《规范》中要求，并结合平车的实际运行状态，根据不同的装载方式，车体的分析计算载荷工况详情见表1和表2。表1装载方式I(30．,48txl)计算载荷工况汇总表kN工况载荷刚度工况垂向静载荷(430)强度础鳓静著黧湍黧

8、毓篙恸1强度砒勤静嚣黧黼淼然掣加强度Ii况3垂㈣(a30)+纵向压缩力H(2250)表2装载方式IIlf、30tx2)计算载荷工况汇总表kN工况载荷刚度工况垂向静载荷(720)强度瑚翻(1125静)端嬲黧嚣黼黼州强度础舌慧蕊黠黧嚣绷黼扪强度工况3垂向静载荷(720)+纵向压缩力H(2250)3．2有限元分析边界条件有限元分析模型中的坐标系设置为：x一轴的正方向(对应于车辆