铁路客车车体轻量化问题的研究_卢耀辉

铁路客车车体轻量化问题的研究X

CARBO DY LIGHTENING PROBLEM STUDY OF RAILWAY PASSENGER CARS

卢耀辉X X1,2曾京2邬平波2

(1.西南交通大学工程科学研究院,成都610031)

(2.西南交通大学牵引动力国家重点实验室,成都610031)

LU YaoHu i ZENG Jing WU PingBo

(1.Research School o f Engineering Secience,Southwest Jiaotong U niversity,Chengdu610031,China)

(2.National Traction Po wer Laboratory,Southwest Jiaotong University,Chengdu610031,China)

摘要在车辆轻量化的过程中,车体承载结构的轻量化显得尤为重要。车体承载结构的轻量化,要保证车体的强度、刚度和动态特性等满足提速客车的要求。文中利用ANSYS软件建立25K型硬卧客车车体轻量化前后的有限元模型,计算车体的强度、刚度和模态,并对轻量化前后的车体作对比分析;然后,用NUCARS动力学分析软件建立25K型硬卧客车系统的数学模型,分析弹性振动对平稳性的影响,并就刚性车体模型和轻量化前后的弹性车体模型对平稳性和加速度响应的影响作对比分析。

关键词客车车体轻量化强度模态平稳性

中图分类号U27011U27112U260111

Abstract In the course of lightening of the vehicle,the ligh tening of car-body structure is very i mportant1The lightening design of vehicle should meet the requirement for the s trength,stiffness and dynamic performance of the car-body in the condition of raising train speed.ANSYS software was utilized to set up two finite element models of type-25K hard-berth passenger car-body before and after light-ening1The strength,stiffness and mode of car-body were calculated and compared for the two models1Then the dynamic model of the passenger car system using NUCARS dynamic software was set up1The effect of car-body elastic vibration on the ride comfort was ana-lyzed1The ride comfort and acceleration responses of the car system with rigid car-body model or elas tic car-body model were studied and compared1This work provides the theoretical foundation for the car-body lightening of speed up passenger cars1

Key words Passenger car body;Lightening;Strength;Mode;Ride comfort

Correspon ding author:LU Yao H ui,E-ma il:smile-ly hs1student@sina1com1cn,Fa x:+86-28-87600868

The project supported by the Key Project of Science and Technology of the Ministry of Education(No101150)and Education Plan for the Trans-Century Excellent Talents1

Manuscript received20030807,in revi sed form200403221

1引言

随着铁路运输速度的提高,车辆的轻量化显得越来越重要,在客车的自重中,车体承载结构占有相当大的比重,因此,在车辆轻量化的过程中,车体承载结构的轻量化显得尤为重要。随着我国国民经济的发展,铁路已进行了四次大提速,产生了良好的社会效益及巨大的经济效益。由于提速客车数量大,涉及面广。它的稍许改进效果都将十分明显,因此,其轻量化也更有意义,有利于提高我国铁路客车的总体技术水平,有利于铁路客运经济效益的提高,同时,对我国高速客车的轻量化设计也具有相当的指导意义[1]。

客车轻量化的意义在于降低原材料消耗,降低车辆的制造成本;节省牵引动力,降低列车的运行费用;减少车辆对线路的冲击及减轻线路维护工作量;提高车辆的启动加速度及制动减速度,提高列车的运行速度及曲线通过速度[1]。

提速客车轻量化后将带来刚度和强度问题、动态特性问题、舒适性和平稳性问题等。下面将针对25K 型提速硬卧客车的车体轻量化问题进行研究。

2车体轻量化前后的有限元强度分析

211车体有限元计算模型

客车车体钢结构的有限元计算采用ANSYS软件进行,以半车车体作为研究对象,在对称边界上施加对称约束。以轻量化前的车体为例,

其具体结构及离散Journal of Mechanical Strength2005,27(1):099~103 X

X X卢耀辉,男,1973年9月生,甘肃民勤人,汉族。博士研究生,从事结构的疲劳强度及可靠性方面的研究。

20030807收到初稿,20040322收到修改稿。教育部科技重点项目(01150)和跨世纪优秀人才培养计划资助。