地铁铝合金车体焊接工艺
地铁铝合金车体焊接工艺
从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。
上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。针对这些特点采取了相应的改进措施。
1 铝合金车体焊接概述
上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。母材和焊丝的主要化学成分见表2。
表1 铝合金车体MIG焊焊接材料
表2 母材和焊丝的主要化学成分%
不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分
上海明珠二号线地铁铝合金车体焊接工艺(图)
上海明珠二号线地铁铝合金车体焊接工艺(图) 乔红云 (中国南车集团株洲电力机车厂,湖南株洲412001) 摘要:从生产环境、焊前准备、规范参数等方面介绍了上海明珠二线地铁铝合金车体焊接的工艺特点,指出了铝合金车体焊接要注意的一些问题。 关键词:铝合金;焊接工艺;车体 中图分类号:TG457. 14 ,U270. 32 文献标识码:B 上海明珠二号线地铁车体在焊接作业过程中出现了一些焊接质量方面的问题,在研究和解决这些问题的过程中,发现了铝合金车体焊接作业的一些特点。针对这些特点采取了相应的改进措施。 1 铝合金车体焊接概述 上海明珠二线地铁车体全部采用铝合金材料,实现了地铁车辆强度和轻量化的结合。车体焊接采用的主要焊接工艺为手工MIG焊和自动MIG焊,其母材、焊丝、保护气体、焊接设备见表1。母材和焊丝的主要化学成分见表2。 表1 铝合金车体MIG焊焊接材料 表2 母材和焊丝的主要化学成分% 不同牌号母材及其化学成分焊丝化学成分
2 生产储存环境和辅助材料使用的要求 2. 1 生产储存温度湿度的要求 铝合金的生产和储存环境必须防尘、防水、干燥。环境温度通常控制在5 ℃以上, 湿度控制在70 % 以下。 应尽量保证焊接环境的湿度不能太高,湿度过高会使焊缝中气孔的产生几率明显增加,从而影响焊接质量。空气的剧烈流动会引起气体保护不充分,从而产生焊接气孔,可设置挡风板以避免室内穿堂风的影响。 2. 2 焊丝及送气软管的使用要求 对焊材的使用应该注意:铝焊丝要与钢焊材分开储存,使用期不超过1a 。焊接完成后,要在焊机中取出焊丝进行密封处理,防止污染。不同材质的送气软管抵抗湿气进入的能力不同,尤其在送气压力高时,送气软管的影响更明显。送气软管最好使用特富龙软管(Teflon) 。 2. 3 工装的选用 铝合金焊接最好选用点接触形式的工装,以减小工装与工件的接触面积。如果工装对工件是面接触,就会很快带走工件的热量,加速了熔池的凝固,不利于焊缝气孔的排除。工装液压系统的压力最好控制在9～9. 5 MPa 。 压力过小达不到预设反变形的目的,但是压力过大,又会使铝合金结构的拘束度增大。由于铝合金的线胀系数大,高温塑性差,焊接时易产生较大的热应力,可能会使铝合金结构产生裂纹。 3 焊丝及保护气体的选用 3. 1 焊丝的选用 对于6005A、6082、5083 母材来说,选择的焊丝牌号为5087/ AlMg4. 5MnZr ,5087 焊丝不仅抗裂性能好,抗气孔性能优越,而且强度性能也很好。对于焊丝规格的选择,优先选择大直径规格的焊丝。同样的焊接填充量即同等重量的焊丝,大规格焊丝较小规格焊丝的表面积要小很多,因此,大规格焊丝较小规格焊丝的 表面污染要少即氧化区域要小,焊接质量更容易达到要求。另外大直径焊丝的送丝过程更容易操作。对于8 mm 以下板厚的母材一般采用1. 2 mm直径的焊丝,对于8 mm 及以上板厚的母材采用1. 6 mm 直径的焊丝。自动焊机采用 1. 6 mm直径的焊丝。 3. 2 保护气体的选用 Ar100 %的特点是电弧稳定、引弧方便,对于8mm以下板厚的母材一般采用Ar100 %进行焊接。对于8 mm 及以上板厚的母材和气孔要求高的焊缝,采用Ar70 % + He30 %进行焊接。氦气的特点在于:9 倍于氩气的导热性,焊接速度更快,气孔率减少,熔深增加。厚板焊接时,Ar100 %和Ar70 % +He30 %的熔深状况见图1。气体的流量选择不是越大越好,流量过大会造成紊流,导致熔池保护不充分,空气与熔敷金属发生反应,会改变焊缝组织,使性能下降,而且产生焊接气孔的倾向增加。
简析地铁车辆—铝合金车体
简析地铁车辆—铝合金车体 摘要：简要介绍地铁车辆——铝合金车体结构，介绍铝合金车体的优缺点，以及如何保证铝合金车体结构强度及使用寿命。 关键词：车体;铝合金;结构 0 引言 车体是地铁车辆的主要承载结构，它支撑于转向架之上，保证旅客乘车安全。车体底架下部及车顶上部安装电气设备，构成车辆主体。它需要承受各种动静载荷、各种震动，并适应100km/h左右的速度运行;还要满足隔音、隔热、减震、防火等要求，确保在事故状态下尽可能保证旅客安全。 1 铝合金车体的介绍 车体的结构组成根据所选用的材料略有不同，但是主要部件均是由底架、车顶、侧墙（左右侧各1个）、端墙等组成，其中带有司机室的车辆前端设司机室。 车体需要有足够的强度承受自重、载重、牵引力、横向力、制动力等载荷及作用力，其主要有底架承载、侧壁承载、整体承载三种承载方式。一般根据应用的材料，来选择合适的承载方式。 铝的密度大约只有钢的1/3。铝及铝合金具有重量轻、耐腐蚀的特点，并且是热和电的良导体，是一种优点很多的材料。铝合金按其添加合金元素的不同，可被分成从1000～7000系列的几种类型。一般用于地铁车辆的铝合金材料主要是A1～Mg系（5000系）、A1～Mg～Si系（6000系）和A1～Zn～Mg系（7000 系）合金。 最初的铝合金车体是将原来钢制车辆的骨架与外板置换成焊接性能好的5000系合金，采用MIG焊接、MIG点焊与铆接连接的结构，随着强度更高，焊接性能更优的7000系合金的研制成功，底架部件中各种受力杆件广为采用，使车体进一步轻量化。但是此时的铝合金车体仍然沿袭过去高耐候钢、不锈钢车体的模式，均是外板加骨架结构，为了内部设备安装及底架下部设备安装再加焊吊梁、吊架、二次骨架。随着万吨乃至万吨级以上大型挤压机的问世，在7000系合金上实现了挤压型材大型化，制成了外板与骨架一体化的宽幅挤压型材车体。大幅度降低了部件数量及连接焊缝长度，促进了焊接自动化。 板梁式铝合金车体在结构形式上类似于耐候钢车体，但为了提高断面系数，防止板材由于剪力产生失稳现象，因此加大板厚（一般取钢板的1.4倍，最薄用到2mm）。铝合金车体的薄板焊接非常困难，技术水平要求高，而且变形大矫正困难，因此必须采用接触焊。
城市轨道交通铝合金车体
城市轨道交通铝合金车体 铝合金车体和不锈钢车体是目前使用最多的两种新型材料车体结构，铝合金车体和不锈钢车体均属于轻型整体承载结构，主体材料分别是铝合金型材、不锈钢板材等，通常采用模块化结构或焊接组装。铝合金和不锈钢车体都有材料密度小、比强（结构的最大承载力与所耗材料重量之比）大的优点，在满足车体强度和刚度的条件下自重轻而倍受青睐。 1、铝合金材料的特性 （1）质轻且柔软，能轻量化制造。 （2）强度好。 （3）耐蚀性能好。 （4）加工性能好。 （5）易于再生。 根据铝合金车体结构及制造、运用情况，选择材料时应遵循以下原则：从轻量化方面考虑，要求强度、刚度好，而重量轻；从寿命方面考虑，要求耐蚀性、表面处理性、维护保养性好；从制造工艺方面考虑，要求焊接性、挤压加工性、成型加工性高。根据以上原则，铝合金车体主要使用5000系列、6000系列、7000系列的铝合金。 2、铝合金车体的特点 （1）能大幅度降低车辆自重，与碳素钢车体相比，铝合金车体自重减轻30％～35％，比强约为碳素钢车体的2倍。 （2）有较小的密度，铝合金对冲击载荷有较高能量吸收能力。
（3）运用大型中空挤压型材，提高车辆密封性能，提高乘坐舒适性。 （4）采用大型中空挤压型材制造的板块式结构，减少了连接件的数量和重量。（5）减少维修费用，延长使用寿命。 3、铝合金车体的形式 （1）纯铝合金车体。纯铝合金车体可分为四种形式： ①车体由铝板和实心型材制成，铝板和型材通过铝制铆钉、连续焊接、金属惰性气体点焊等进行连接。 ②车体结构是板条骨架结构，用气体保护的熔焊作为连接方法。 ③在车体结构中应用整体结构，板皮和纵向加固件构成高强度大型开口型材。 ④车体采用空心截面的大型整体型材，结构简单。 （2）混合铝合金车体。城轨车辆除纯铝合金车体外，还有钢底架的混合铝合金车体。车体侧墙与底架的连接基本都采用铆接或螺栓连接的方式。其作用有两点：一是可避免热胀冷缩带来的问题，二是取消了成本很高的车体校正工序。 4、铝合金车体的结构 铝合金车体鼓形结构的断面简图，这种结构有质量轻、承载量大、外形美观等优点。
浅谈轻量化铝合金地铁车辆组装工艺设计
浅谈轻量化铝合金地铁车辆组装工艺设计 本文从设计的角度，讨论地铁车辆组装工艺和设备布置，以便其更优化、更合理的适应地铁车辆组装的要求。 1 铝合金地铁车辆工艺现状 国内地铁制造企业与国外西门子、阿尔斯通、庞巴迪等公司合作，引进铝合金地铁车辆焊接、涂装、组装、调试等技术。先进、适用的制造工艺是轨道交通装备产品可靠性的重要保证。目前国内铝合金地铁车辆车体既有从西门子引进的整体焊接结构，也有从阿尔斯通、庞巴迪引进的模块化结构，然后采用特殊螺栓连接方式组合成铝合金车体。车辆组装既有从西门子引进的台位固定、施工工序流动的作业方式，也有从阿尔斯通引进的施工工序固定、台位流动的作业方式。无论是台位固定、施工工序流动的作业方式还是施工工序固定、台位流动的作业方式，铝合金地铁车辆的组装工序流程基本是相同的，主要是车体表面处理完成之后通过移车台将车体转换到组装的转换台位，通过转换台位运输至组装台位，在组装台位完成车内、车顶、车底设备的安装后，再进行落车调簧称重过限界试验。组装工艺的流程如图1所示。 2 宁波城轨公司介绍 宁波城轨公司采用合资合作方式，南车株洲电力机车有限公司与宁波市政府作为合作伙伴，引入多元投资主体，实现强强联合，有效依托南车株机公司在城轨车辆研制技术与检修方面的丰富经验，以及质量保证、售后服务，结合宁波市地域资源优势及宁波城轨公司的项目运作管理能力和资金保障，建立先进的城轨车辆组装及修理基地。 3 组装工艺功能分区及设备配置 根据组装工艺流程，组装车间可分为架车转换区、组装区、落车区等组成。 3.1 架车转换区 架车转换区是表面处理后的车体通过移车台进入总装车间的第一步，车辆进入架车转换区后，利用转换台位架车机提升车辆。架车转换区配备的主要设备为转换台位架车机。 车体从转换台位进入到组装台位根据工艺的不同有两种方式，一种是轨道式，一种是气垫运输式。总装区采用48米大跨度厂房结构进行柔性生产，不采用大吨位行车进行吊运，并且地铁车辆大量的部件是安装在车底，需要将部件方便地运到车底，为适应地铁及城轨车辆的生产组织方式，设计采用气垫运输车进行车体以及车底部件的运输。大吨位气垫运输车主要有两处使用：在转换台位上通过气垫车将车体转运到组装台位进行总装，总装完车体后通过气垫车送落车台
A型地铁铝合金车体结构设计
A型地铁铝合金车体结构设计 【摘要】车体是车辆结构的主体，车体强度、刚度关系到车辆运行的可靠性和安全性。合理选择车体的材料和车体结构是保证地铁“安全、可靠、快速、轻量、经济、适用”运营的重要因素之一。 【关键词】材料；参数；车体结构 1.A型地铁铝合金车体材料选择 车体承载结构主要采用铝合金大型中空挤压型材6005A-T6、7005-T6、6063-T5及板材5083-H111、6082-T6系列，铝合金大型中空挤压型材耐腐蚀性高、易于焊接、密度小，同时还有抗拉强度高、屈服强度高的优点，因此在国外A型地铁车辆中被广泛应用。A型地铁所使用的铝合金的强度数据，满足欧洲标准EN755-2及德国标准DIN 1748要求，热处理满足DIN EN515或相应的欧洲或国际标准的规定。 2.主要技术参数 所设计的车体为采用大型中空铝合金挤压型材A型地铁鼓形车体； 头车车体的主要技术参数如下： 1）车辆长度：23619mm；2）车辆定距：15700mm；3）车辆宽度：3000mm；4）车辆高度：3760mm；5）车钩中心线至轨面的高度：720mm。 中间车车体的主要技术参数如下： 1）车辆长度：21885mm；2）车辆定距：15700mm；3）车辆宽度：3000mm；4）车辆高度：3760mm；5）车钩中心线至轨面的高度：720mm。 3.A型地铁铝合金车体承载形式 3.1 车体总成 如图1、2所示，车体外形为鼓型，这样能很好的降低空气阻力，减少能源的消耗。车体采用通长大断面铝合金中空挤压型材全焊接或部分铆接结构，由底架、车顶、侧墙、端墙、司机室等部分组成，底架、侧墙、端墙及车顶均承受载荷，能够承受垂直、纵向、横向、扭转等载荷。车体由纵向长尺寸的挤压铝合金型材制造，不需要对接。车体结构基本要求是进行轻量化设计，整体承载结构，底架无中梁。司机室为框架结构，外部由玻璃钢罩板包裹，前端的玻璃钢罩板符合空气动力学要求。司机室端部结构设计能满足意外撞车时的能量吸收。
地铁车辆车体材料选择
城市轨道车辆车体材料选择 〖摘要〗城市轨道交通车辆的车体选材，是关系到运营的“安全、可靠、快速、轻量、经济、适用”的重大因素之一。对耐候钢、不锈钢、铝合金车体的材料和结构特点进行分析、比较。探讨了针对城市轨道交通特点和对车辆的要求，合理选择车体材料问题。对不同材料车体的发展动向作了介绍。 〖关键词〗城市轨道车辆，车体，材料选择 车体是车辆结构的主体。车体的强度、刚度，关系到运行安全可靠性和舒适性；车体的防腐耐腐能力、表面保护和装饰方法，关系到车辆外观、寿命和检修制度；车体的重量，则关系到能耗、加减速度、载客能力乃至列车编组形式(动拖比)。以上所述都直接影响运营质量和经济效益。车体结构形式、性能和技术经济指标主要取决于车体材料。故车体选材一开始就成为选择城轨系统时必须同时考虑的诸多重大要素之一。 1 轨道车辆的车体结构和材料 车体和车体结构的分类 车体结构按使用的主要材料可分为普通碳钢车(现已停产)、高耐候结构钢(耐候钢)车、车辆专用经济不锈钢(不锈钢)车和铝合金车。 按承载方式分类，有底架承载、侧壁承载、整体承载三种方式。 按结构形式分，有板梁组合结构、开口型材与大型中空型材组合结构以及大型中空型材结构三种形式。这些结构又同时属于整体承载结构。 从板与梁(柱)、梁(柱)与梁(柱)之间的结合方式来分，有焊接、铆接、螺柱(钉)粘结连接或混合连接结构。我国和日本大多采用焊接结构。焊接-铆接或焊接-螺栓(钉)连接在欧洲应用较多。
整体承载结构，即所有车体承载构件和外板都参与承载，这样能充分发挥所有承载零部件的承载作用，有效地减轻车体重量。特别是板梁组合结构，原则上可按照有限元法的车体强度、刚度计算结果来分配材料：强度不足部位补强，刚度不足部位补刚，强度刚度富余的部位将材料去掉，从而收到最佳的轻量效果。 耐候钢车体 耐候钢车体采用板梁组合整体承载全焊接结构。 制造厂先将购进的冷轧定尺板材或将热孔卷料开卷、矫平，切断的板材经磷化预处理。车体的外板(一般厚为2mm)，是将预处理后的板材用缝焊机接宽接长；梁柱则将预处理后的板材(一般厚剪切下料、轧压、冷弯或拉延成型。对于像底架边梁、车顶侧板那样大型板梁，一般可采用冷弯型材(厚3～6mm)。板和梁(柱)间采用点焊或塞焊，梁柱间采用弧焊(用焊条或二氧化碳气体保护焊)。 车体采用大部件组装方式：将底架、侧墙、车顶、端墙部件预先组成后再组成车体。经变形矫正(打平)后的车体送到油漆工序。底漆、面漆涂完后钢结构车体才算完成(也可在车辆总成涂面漆)。 在车体设计开始，梁柱布置完成后用三维有限元法进行车体强度计算。在头一辆车体制造完工后，进行强度试验。车体的强度试验属于形式试验，即同种车只试验一台，在油漆前进行。车体需经钢结构强度试验通过后才能批量投产。 与铝合金、不锈钢车体相比，耐候钢车体有材料费、制造费低以及工艺性好、造型容易的明显优势，但也存在重量较大、耐腐蚀性不大好而导致运用成本高的劣势。 不锈钢车体 不锈钢车体结构与耐候钢车体一样也是采用板梁组合整体承载全焊结构。由于使用的板材更薄(车体外板厚～，梁柱厚～3mm)，须采用大量薄板(一般为轧压成补强(刚)型材与外板点焊连接形成空腔，借以提高外板的刚度、强度。这是不锈钢车的结构特征之一。为了不降低板材强度和减小变形，应尽量采用点焊。特别是强度级高的材料不允许任何形式的弧焊。
铝合金地铁车体静强度和模态分析
铝合金地铁车体静强度和模态分析 以某城轨铝合金地铁为研究对象，根据铝合金地铁车体结构特点，简化该车体几何模型，建立相应的有限元模型。基于车体静强度计算标准，确定9种车体结构静强度的計算工况，在这些计算工况作用下，计算车体结构的静强度。计算在最大垂直载荷作用下车体结构刚度，以及车体结构模态与整备状态下车体结构模态。计算结果表明该铝合金地铁车体结构的刚度、静强度和模态均满足车体结构设计要求。 标签：铝合金车体；有限元；静强度；模态 0 引言 随着城市的快速发展，地铁作为各大城市的重要交通工具之一，研发水平在不断地提高，在车体新材料和新工艺方面的研究也越来越多。铝合金材料以密度小、密封性好和易于挤压成型等优点，越来越广泛地应用于铝合金地铁车体。为确保车辆在工作状态下安全可靠，车体结构必须要有足够的刚度和强度，满足相关的技术标准。目前车体结构的强度计算分析主要采用有限元法，为其结构改进和优化提供依据。 1 车体结构与有限元模型 本文以某城轨铝合金地铁中间车为研究对象，车体采用全长的大型中空铝合金挤压型材组焊成筒型整体承载结构，主体结构由底架、车顶、侧墙和端墙焊接而成。底架采用无中梁结构，主要有牵引梁、枕梁、边梁、横梁和地板组成。车顶由5块3种挤压模块用纵向焊缝拼焊、空调安装平台和受电弓安装平台等组成。侧墙由4种挤压模块用纵向焊缝拼焊和门立柱等组成。端墙由端角柱、门口立柱、墙板、侧顶弯梁和横梁拼焊而成。该铝合金地铁车体的长度、高度和最大宽度分别为22880mm、2725mm和3000mm。 在分析了铝合金车体的结构特点和材料的力学性能的基础上，采用HYPERWORKS有限元软件进行计算。采用SHELL单元离散车体结构，车体模型包括196万个单元和176万个节点。 2 计算工况和评定标准 依据《BS EN12663：2010 铁道应用-轨道车身的结构要求》，确定车体静强度计算工况。此次分析主要包括9个计算工况：（1）计算工况1：空载工况；（2）计算工况2：最大运转载荷工况；（3）计算工况3：空载压缩工况；（4）计算工况4：空载拉伸工况；（5）计算工况5：超员压缩工况；（6）计算工况6：超员拉伸工况；（7）计算工况7：两端抬车工况；（8）计算工况8：一端抬车工况；（9）计算工况9：三点支撑工况。同时计算车体结构模态和整备状态下车体结构模态。
地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计
Technology Application 技术应用 DCW 169 数字通信世界 2019.02 铁道运输中，对车体的刚度有着很高的要求，现阶段车体材 料采用铝合金。这样不仅能保障车辆的强度，也符合轻量化设计的要求。文章介绍一款轻量化设计的B 型铝合金鼓形车体，用有限元模型对设计的结构强度作出了分析。 1 铝合金车体的轻量化设计 铝在地壳中的含量非常高，但强度较低，经过合金化后，强度会得到显著的提升。同时相比于钢结构，铝的密度较低，因此铝合金在生产中得到了广泛的应用。铝合金车体设计过程中要注意到车体的刚度问题，为了保障弯曲刚度，选取断面系数要是钢的3倍，设计中要充分考虑到铝合金的断面高和板厚度。铝合金车体中各个零部件的连接中有焊接和铆接等结构。其中，焊接的难度较大，操作起来较为复杂，容易产生较大的热应力[1]。 2 车体结构设计 该轻量化车体设计中，是由底架、车顶、侧墙和司机室骨架等构成的，采用铝合金全焊接的结构。设计中的长度是19300mm ，高度是3687mm ，最大宽度是2800mm ，门间距是4450mm ，车俩定距为12600mm ，车身自重为6.6吨[2]。2.1 主体结构型材设计 车体主体结构占总质量的80%，设计中采用了大断面中空型材，包括了车顶边梁、门立柱和底架地板等。车体焊接使用MIG 焊，铝合金厚度的减小，会增加其焊接的难度。在该设计中，为了保障焊接的安全程度，主体结构中保障了型材的厚度。通常状况下，车顶边梁中用到大断面、厚度较大的筋板时，会造成车顶重量增大。该设计中为了防止重量过大，对筋板的数量进行了科学的调控。结构设计中对空调梁进行了单独设计，焊在长梁上，在一定程度上节省了材料。 侧墙板型材断面用三角形截面，内筋板2到3mm ，外壁为3到4mm ，保障了侧墙平面程度。底架边梁内筋板厚度是3到4mm ，外闭厚度在5mm 左右，对底架的结构强度作出保障。长地板中分布较多的U 形槽，增加长地板的设备悬挂能力[3]。端墙设计中采用整体的型材，以满足其稳定性要求。2.2 司机室结构设计 司机室骨架结构要有一定的强度和空间，并且要匹配头罩，留出安装空间。该设计中采用到流线形，对主横梁和支撑立柱进行设计时，增加了两者的焊接长度，预留出头罩粘接区域。焊接的区域避开门立柱的折弯区。司机室内，主横梁发生纵向挤压时，会引起门立柱发生变形。为了防止门立柱出现变形的状况，就要对来自主横梁的纵向力进行分散。设计中将主横梁和纵梁相接，使得纵向力传递到车顶，在纵梁弯曲的前段设计三根弯横梁，使得向门立柱的上方进行传力。弯横梁设计中，掌握好弯曲半径、撑板和U 型材截面[4]。 3 有限元模型 该设计中，按照车体型材和板材的厚度，利用仿真软件，将 三维模型简化成几何中面，离散为网格模型。模型中有196687 个节点，壳单元有250688个。其中包括了245329个四边形壳单元，5357个三角形壳单元和2个刚体单元[5]。 根据相关的标砖，对铝合金车体的结构强度进行考核。考核工况包括AWO 空载工况、AW3超载工况，客室站立区域每平方米站9人、AW3超载空载工况下+800kN 压缩力、带点转向架四点驾车，单个转向架5.75吨、牵引梁三点驾车，垂向AWO ，一顶车点放开垂向约束、AWO 空载工况下+纵向300kN 的前窗压力和AW 空载工况下+纵向300kN 后端墙压力等。 通过对工况结果进行分析，发现在AW3超载工况下，底架边梁的最大垂向位移是7.3mm 。按照相关的《地铁车辆通用技术条件》规定，在最大的垂直载荷的作用下，车体静挠度不超过两转向架支撑点距离的1%‰，该设计中的两转向架支撑点距离是12600mm ，说明该设计车体符合刚度要求。按照设计工况出现概率和重要度对安全系数进行判断。当车体运营乘客的时候，安全 系数就较高，为1.3， 复轨架车工况等的安全系数相对较低，为1.1。但是因为材料以及制造工艺的差别，算出的结果和相对的安全系数有一定裕量[6]。 4 模态分析 利用模态分析能计算铝合金车体的固有频率，确定车体的振型。两者是承受动态载荷结构设计的主要参数。模态能对结构整体或者局部的刚度作出判断。为了使车体刚度得到提升，车辆符合刚度要求，减小因为外界激振产生的不良动态响应。模态分析中用质量块模拟设备重量，加载在车体，使用拉格朗日算法。在进行计算时分为空车自由模态和整备状态自由模态。 一般状况下，转向架的振动频率在4到6Hz 之间。该设计的铝合金车体整备状态下一阶垂向弯曲频率是9.82Hz ，是转向架振动频率的1.6倍，和转向架不会发生激振现象，符合相关的设计要求。 综上所述，文章中设计了B 型铝合金车体，通过有限元模型对还车体作出了分析，结果说明该车体的强度、刚度等方面都符合相关的要求。该车体的轻量化设计和司机室的骨架结构为B 型地铁鼓形铝合金车体的设计作出了参考。参考文献 [1] 罗宝，岳译新，刘永强，许晶晶.B 型地铁轻量化不锈钢车体结构设计[J].技术与市场，2017，24（12）：6-7+10. [2] 王国军，王丽.A 型地铁铝合金车体轻量化设计及结构优化设计研究[J].技术与市场，2017，24（12）：14-16+19. [3] 黄洋，刘宁，王富宇.地铁车辆蹬车梯优化设计[J].电力机车与城轨车辆，2017，40（03）：48-49+56. [4] 孔凡昌，王洪奇，王永刚，何秀全，吴宇.地铁车辆自动折叠座椅坐垫轻量化研究[J].价值工程，2017，36（13）：75-77. [5] 夏健博，应博.基于有限元的A 型地铁拖车轻量化研究[J].佳木斯大学学报（自然科学版），2016，34（04）：532-534. [6] 陈晶晶，柳晓峰.某A 型地铁车体结构轻量化研究[J].电力机车与城轨车辆，2015，38（06）：9-11. 地铁铝合金车体轻量化设计与结构设计 曹志浩 （青岛中车电气设备有限公司，青岛 266000） 摘要：随着人们生活水平的提升，对出行安全也有了更高的要求。地铁作为人们常用的交通工具之一，安全性受到人们的广泛关注。文章简要介绍了一种B 型铝合金车体的轻量化设计，对车体结构建立有限元模型，按照标准对该铝合金车体在多个工况下的应力、变形等作出分析。通过实践证明，该地铁铝合金车体设计符合相关的要求。 关键词：地铁；铝合金车体；轻量化设计doi ：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2019.02.129 中图分类号：U270.2 文献标示码：A 文章编码：1672-7274（2019）02-0169-01