一种钣金结构铁路列车蓄电池箱静力学有限元分析
探究钣金件应力集中有限元分析与优化
探究钣金件应力集中有限元分析与优化钣金件在制造过程中，通常会因为加工法或设计原因产生应力集中的问题，这会对钣金件的强度和耐久性造成威胁。
因此，有必要进行应力集中有限元分析与优化，以提高钣金件的质量和性能。
首先，我们需要了解应力集中产生的原因。
在制造过程中，钣金件的形状可能会由于某些原因而发生细微的变化或者毛刺或裂痕，这会导致应力集中，从而使材料的强度降低。
此外，钣金件的设计和生产也可能会影响应力分布。
因此，我们需要使用有限元分析的方法来确定应力集中的位置和原因，并找到优化方案。
接下来，我们将介绍有限元分析和优化的步骤。
1.建立有限元模型首先，我们需要建立一个准确的有限元模型。
这需要考虑到材料的力学性质、结构、工艺和耐久性等方面。
基于实际的设计和工艺数据，我们可以使用CAD软件来完成钣金件的几何建模，然后使用有限元软件将钣金件的几何结构转化为有限元模型。
在这个过程中，我们需要考虑到实际生产中可能出现的各种因素，如工艺缺陷、材料的弹性模量、屈服强度等，以便更准确地模拟实际情况。
2.应用负载接下来，我们需要对钣金件进行负载分析。
根据设计和使用场景，我们需要模拟所有可能的负载情况，如静载、动载、热载等。
这些负载都将被施加到有限元模型上，以模拟真实情况下的应力分布情况。
在进行负载分析时，我们需要确定钣金件的所有接触面和边界条件。
3.分析应力集中有限元分析软件将生成一个应力分布的图形，它将显示钣金件中存在的应力集中情况。
通过分析应力分布的图形，我们可以找到钣金件中存在应力集中的位置、原因以及程度。
4.优化设计当我们确定钣金件中的应力集中位置和原因时，我们可以开始考虑如何优化设计。
这可能包括改变钣金件的几何形状或材料，或者在关键位置处增加支撑或削减负载。
优化设计的目标是降低应力集中程度，提高钣金件的强度和耐久性。
5.验证模拟结果最后，我们需要验证模拟结果的准确性。
为了验证模拟结果的准确性，我们可以进行实验验证，以确保模型能够模拟真实情况下的应力集中情况。
基于HyperWorks的悬挂式空轨列车蓄电池箱冲击响应仿真分析
3g，垂向冲击加速度为 3g，冲击加速度理想化为标准半波正 弦（y=Asin x），如图 1 所示。
材料名称 弹性模量 E
密度 ρ 泊松比 v 许用应力 σs 抗拉强度 σb
表 1 材料机械性能参数
6082-T6 69GPa 2800kg/m3 0.3 240MPa 295MPa
6061-T6 69GPa 2800kg/m3 0.3 240MPa 260MPa
表 2 冲击工况计算结果
工况
位置
应力值 屈服极限 安全系数
（MPa） （MPa）
纵向正向冲击
安装座处
57.41 240
4.18
纵向负向冲击
安装座处
57.41 240
4.18
底部横梁与纵梁交
横向正向冲击
15.17 240 15.82
界处
底部横梁与纵梁交
横向负向冲击
15.17 240 15.82
界处
垂向向上冲击
安装座处
49.79 240
4.82
垂向向下冲击
安装座处
49.79 240
4.82
中国设备工程 2021.06 （下） 121
Research and Exploration 研究与探索·工艺流程与应用
浅析一种周向分布螺旋弹簧定位卡环装配装置 ——以自动变速器 A341E 的 B0 为例
粟振灿 （广西农业职业技术学院，广西 南宁 530007）
国内外学者专家主要从设计和仿真两个方面对轨道交通 车辆的蓄电池箱进行研究。陈艳艳等设计了土耳其安卡拉地 铁车辆蓄电池箱的蓄电池类型、质量、使用环境等要素；中 车四方股份姜焙晨等从有限元仿真计算方面校核了国内某地 铁车辆蓄电池箱的静强度、疲劳强度和模态等；郑天夫通过 计算轨道交通车辆蓄电池箱的静强度和疲劳强度，评定结构 的安全性和疲劳破坏程度，并以此为依据优化蓄电池箱的结 构主梁。
基于有限元的铁路车载变流器柜强度与疲劳寿命分析的开题报告
基于有限元的铁路车载变流器柜强度与疲劳寿命分析的开题报告1.研究背景和意义铁路车载变流器是列车牵引和制动系统中的核心部件，承担着将直流电能转换为交流电能供牵引电机使用的重要任务。
为了满足铁路运输安全和稳定性的要求，车载变流器的性能和稳定性显得尤为重要。
在变流器中，变流器柜作为重要的组成部分，主要负责电力电子元件的保护和驱动，其强度和疲劳寿命的设计得当与否，将直接影响到变流器的使用寿命和性能。
近年来，随着铁路运输技术的不断发展，国内外对车载变流器柜的强度和疲劳寿命研究也日益深入。
国内外学者采用了许多传统的方法进行研究，如理论计算、试验和仿真等。
但这些方法各有优缺点，试验和仿真需要大量的时间和经济投入，且结果的可靠性难以得到保证；而理论计算的结果易受材料性能及结构的简化误差等因素的影响。
为此，结合有限元方法对车载变流器柜的强度和疲劳寿命进行分析具有一定的优势。
2.研究内容和目标本文主要从有限元方法角度出发，对车载变流器柜进行强度和疲劳寿命分析。
具体研究内容包括：（1）车载变流器柜的结构设计和材料选择；（2）有限元软件ANSYS Workbench的应用和建模；（3）变流器柜的强度和疲劳应力分析；（4）疲劳寿命和可靠性评估。
本文的研究目标是通过有限元方法对车载变流器柜进行强度和疲劳寿命分析，设计出更加优化的车载变流器柜结构，提高其强度和疲劳寿命，为车载变流器的稳定运行提供支持。
3.研究方法和技术路线本文将采用以下方法和技术路线进行研究：（1）分析车载变流器柜的实际工作条件，确定其受力情况；（2）进行车载变流器柜的结构设计和材料选择；（3）对车载变流器柜进行建模，进行有限元分析；（4）进行变流器柜的强度和疲劳应力分析；（5）对疲劳寿命和可靠性进行评估，分析和比较分析结果；（6）根据分析结果优化变流器柜结构设计。
4.研究预期结果和贡献本文预期结果包括：（1）通过有限元方法对车载变流器柜进行强度和疲劳寿命评估，得到变流器柜的最大应力、变形和疲劳寿命等参数，并进行评估和比较分析；（2）设计出优化的车载变流器柜结构，以提高其强度和疲劳寿命。
钣金箱体承重分析报告
钣金箱体承重分析报告
本报告针对钣金箱体的承重分析进行了详细研究和分析。
通过对钣金箱体的结构、材料以及载荷进行综合考虑，得出了箱体的承重能力和安全性评估。
1. 箱体结构：
钣金箱体采用了优质的钣金材料制作而成，具有高强度和刚性。
其结构主要由底板、四个侧板以及上盖板组成，通过焊接、铆接或螺栓连接来确保结构的稳定性。
2. 材料分析：
选取了适当的钣金材料作为箱体的主要构造材料，以保证箱
体的强度和刚性。
进行了材料强度测试，确保所选材料满足承载要求。
3. 载荷分析：
载荷分析是箱体承重分析的关键环节。
通过研究并分析箱体
在运输和使用过程中可能承受的各种载荷，包括静载荷、动载荷以及温度变化对箱体的影响。
4. 承重能力评估：
基于结构和材料的分析，计算了箱体的承重能力，并进行了
有限元分析和强度校核。
从最不利的载荷情况出发，评估了箱体的安全性，并确保其在设计寿命内不会出现塑性变形或破坏。
5. 结果与建议：
本次承重分析表明，钣金箱体具备良好的承重能力和安全性。
箱体在设计载荷下能够正常工作，并能够承受额外的冲击和振动。
为保持箱体的安全性和稳定性，建议定期进行检查和维护，以及在需要时对箱体进行加固。
综上所述，本报告对钣金箱体的承重能力进行了细致的分析和评估，并提供了相应的结论和建议。
在实际使用过程中，建议按照设计要求和使用说明来操作和维护钣金箱体，以确保其长期安全稳定运行。
某铝合金地铁车辆静强度与疲劳强度分析
某铝合金地铁车辆静强度与疲劳强度分析摘要：运用有限元分析方法，以某铝合金地铁车辆作为研究对象，论述了该地铁车辆车体结构，利用HyperMesh软件建立车体有限元模型，根据EN 12663-2010标准确定车体静强度工况与疲劳工况，应用ANSYS软件对车体的刚度、静强度和疲劳强度进行评价分析。
计算结果表明：车体的刚度、静强度和疲劳强度均达到设计要求。
关键词：铝合金地铁车辆有限元强度计算1.引言随着我国轨道交通行业的迅猛发展和生活节奏的不断加快，城市居民对于城轨车辆的需求越来越迫切，地铁作为人们出行的主要交通方式之一，能充分发挥速度快，运载能力强，舒适性高等优点，还能有效缓解交通拥堵问题，提升运输效率和服务质量。
伴随着城市化进程的加快，对地铁车体材料的性能也提出了更高的技术要求。
铝合金作为轻金属材料之一，不仅保留了铝材轻便、耐腐蚀的优点，在强度、刚度和加工性能上都得到了很大的提升，这些优势使其逐渐开始应用于城市轨道交通行业中。
基于以上背景，本文应用有限元分析技术，对某铝合金地铁车辆车体结构的刚度、强度、疲劳强度进行计算分析，保证车辆运行的稳定性，为铝合金车体设计提供一定参考。
2.车辆结构及参数2.1车体结构简介本文主要内容是基于某铝合金地铁车头车进行车体强度分析。
车体包括：车顶、底架、侧墙及端墙部分，均使用六系铝合金型材和板材，采取焊接方式进行连接。
整个车体呈左右对称结构，能够承受垂直、纵向、横向、扭转等载荷，在外部载荷的作用下，车体各部分通过彼此之间的连接依次把力传递起来。
车体结构如下图1所示。
底架是铝合金车体最为关键的承载部件，主要由地板、底架边梁、底架端梁、牵引梁、枕梁等组成。
底架不仅承载着整车结构的所有重量，同时还传递纵向载荷，受力情况复杂，对整车的强度和运行平稳性有着至关重要的影响。
因此底架也是车体轻量化设计、计算分析与结构优化的重点关注对象。
侧墙由中空铝型材、门立柱板材和加强板焊接而成，每侧均有4个窗口和5个车门。
基于有限元技术的侧架静强度和疲劳寿命分析
基于有限元技术的侧架静强度和疲劳寿命分析
黄昔平;鲁寨军
【期刊名称】《铁道机车车辆》
【年(卷),期】2010(030)003
【摘要】发展重载是提高铁路货运能力和货物运输实现快速发展的有效途径.转向架是关系铁路车辆运行安全的重要部件.本文建立了出口澳大利亚35.7 t轴重货车转向架侧架实体模型和有限元模型,运用材料非线性理论知识,利用大型通用有限元软件ANSYS对该侧架进行了静强度分析,并与试验结果进行了比较.结果表明,该侧架在各种工况下均满足要求.将疲劳载荷工况下有限元计算得到的静态应力与M系列矿石车侧架线路谱结合,得到应力谱.利用标称应力与可比构件或零件的实际疲劳特性这一疲劳分析方法,对侧架进行了疲劳寿命评估.
【总页数】5页(P52-56)
【作者】黄昔平;鲁寨军
【作者单位】中南大学,轨道交通安全教育部重点实验室,湖南长沙,410075;中南大学,交通运输工程学院,湖南长沙,410075
【正文语种】中文
【中图分类】U272.331
【相关文献】
1.结构系统静强度与疲劳耦合可靠性的当量寿命分析 [J], 赵维涛;姚东林
2.基于有限元的制动模架静强度与疲劳强度分析 [J], 李赫;刘亚良;杨鑫华;杜文普
3.基于ANSYS的火车车轮静强度及疲劳强度有限元分析 [J], 童乐;刘学华;张艳;钟斌
4.基于静强度与疲劳寿命分析的结构孔间距设计 [J], 王硕;张铮;凌云霞;伊荣;徐阿玲;
5.基于有限元数值分析方法的伞齿轮箱静强度、疲劳研究 [J], 王海鹏
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地铁车辆蓄电池箱强度及模态有限元仿真分析
地铁车辆蓄电池箱强度及模态有限元仿真分析使用有限元软件Hyperworks对地铁车辆蓄电池箱体进行四项仿真分析：静强度分析、疲劳强度分析、冲击响应分析和模态分析。
其中，静强度与疲劳强度分析参照BS EN 12663-1：2010《铁路应用-铁路车辆车身的结构要求第1部分：机车和客运车辆》；冲击响应分析参照标准IEC61373-2010中的I类A级要求。
通过仿真计算得出以下结论：（1）静强度工况中，蓄电池箱的最大vonMises应力值小于材料的屈服极限；（2）疲劳强度工况中，蓄电池箱體的最大主应力值小于非打磨焊缝的疲劳极限；（3）冲击响应工况中，蓄电池箱体的最大vonMises 应力值小于材料的屈服极限；（4）模态分析中，蓄电池箱的1阶固有模态频率值为23.339Hz。
标签：有限元法；静强度；疲劳强度；冲击响应；模态doi：10.19311/ki.16723198.2017.14.1011 前言该型地铁车辆的蓄电池箱主要由箱体框架、蒙板、摆臂、电池台车、箱门、通气帽、配电箱和蓄电池组成。
其中，箱体框架为主要承载部件，型材厚度主要是3mm和4mm。
蓄电池箱通过6个吊座，共6个孔，吊挂在车下，其安装形式如图1所示。
根据蓄电池箱的吊挂位置，本文规定沿车体纵向为蓄电池箱的纵向（X向），沿车体垂向为蓄电池箱的垂向（Y向），沿车体横向为蓄电池箱的横向（Z向）。
图1 蓄电池箱安装形式框架、下蒙板、摆臂、电池台车、轴承材料为不锈钢06Cr19Ni10，其他蒙板及箱门盖板材料为铝合金5083-H111。
蓄电池箱各组成部件的材料参数如表1所示。
根据蓄电池箱组成的实际结构和尺寸建立几何模型，去除了部分对结构强度没有影响的电器件和孔洞，保留主要的承载结构。
采用Hypermesh软件对蓄电池箱的几何模型进行有限元网格划分。
因为蓄电池箱结构属于弹性薄壳结构，所以分析中采用PSHELL单元，蓄电池及部分结构采用实体PSOLD单元，整个模型包括482552个单元和496286个节点，蓄电池箱有限元模型如图2所示。
铁路列车空调机壳体结构静强度有限元分析
铁路列车空调机壳体结构静强度有限元分析王萌萌;邢海军【摘要】静强度分析是机械设计过程中的重要组成部分,而有限元法则是分析机械结构静强度的重要方法.简单介绍了有限元法的概念和基本思想、静强度分析方法,重点介绍了应用ANSYS软件的命令流方式对铝合金空调机壳体结构进行建模,分别在6种冲击载荷工况下对铝合金空调机壳体结构进行静强度分析,发现铝合金空调机壳体结构的薄弱位置.根据计算结果可知,铝合金空调机壳体结构在6种冲击载荷工况下的各个最大应力都在许用应力的范围内,满足静强度的设计要求.【期刊名称】《石家庄铁道大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2016(029)002【总页数】5页(P88-92)【关键词】静强度;有限元;ANSYS;铝合金空调机壳体结构【作者】王萌萌;邢海军【作者单位】石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043;石家庄铁道大学机械工程学院,河北石家庄050043【正文语种】中文【中图分类】U269.32+3在机械结构设计过程中，静强度分析是必不可少的环节，传统的强度计算方法工作量大、效率低，基于有限元方法的静强度分析在逐步取代传统的计算方法[1]。
利用ANSYS软件对铁路列车的铝合金空调机壳体结构进行静强度分析，主要因为铁路列车空调机壳体不同于其他环境的空调机壳体，它需要在满足特殊环境的前提下，保证正常运行、较高的安全性和可靠性，所以在空调机壳体的设计阶段要进行严谨的强度分析，确保性能满足要求。
通过对铝合金空调机壳体结构进行静强度分析，发现铝合金空调机壳体结构的薄弱位置，验证其是否满足静强度要求。
通过计算结果的分析，对铝合金空调机壳体结构的安全性和可靠性进行评价，为接下来的实验研究提供理论上的依据，具有一定的参考价值。
有限元方法是随着计算机的发展才产生和发展形成的一种求近似值的数值计算方法[2]。
随着科技的进步，有限元法也随之不断发展，现在有限元方法的应用范围包括固体力学、流体力学、热导学、电磁学等各个工程领域，因此在解决工程问题时，有限元方法也就成为一种不可或缺的计算方法。
对基于有限元分析的钣金设计探讨
对基于有限元分析的钣金设计探讨摘要：钣金件是指对金属薄板的加工技术，其质量、结构等对产品有着直接影响。
为进一步提高钣金设计的科学性，使得其刚度可以满足多元使用的要求，需要对其进行优化设计。
本文主要采用有限元分析法，对钣金设计要点进行研究，通过优化设计方法，提高钣金的刚度，并考虑多方因素对钣金设计质量的影响，研究结果对于进一步提高钣金设计有效性有着积极作用。
关键词：有限元分析；钣金设计；刚度数值；仿真试验引言：家电、设备、汽车等制作使用均会使用钣金件，其荷载能力较强、刚度较高，具有一定的荷载能力，可以支撑电机等设备的运转。
通常情况下，会采用刚度指标对钣金的质量进行评价，并同时应用强度指标、稳定性指标对钣金的性能予以明确。
如钣金质量较差，会在使用过程中出现形变等问题，严重时甚至会发生断裂，严重影响相关设备的使用，因此，采用有限元分析法对其进行设计优化，将刚度、强度、稳定性提升作为衡量标准。
1钣金设计要求1.1设计要求本文设计的钣金主要应用到配电机柜之中，并将其作为主体结构起到支撑的作用。
衡量钣金设计是否可以满足具体使用要求的参数主要有刚度要求、强度要求两种，具体设计要点内容如下：一是保障钣金结构可以发挥在主体结构之中的支撑作用，且具有明显的刚度。
设计以改变钣金件的截面形状进行，实现不同厚度钣金件应用的科学转化，并可以起到互相替代的基本作用。
设计使用厚度较薄、刚度较好的钣金代替较厚的钣金，既可以达到降低成本的目标，也可以实现钣金件在主体结构中的应力要求，根据现有的钣金材料进行设计优化，可以减少产品的开发周期。
二是设计考虑到钣金的转角区域以及挠度是否可以满足刚度支撑的具体要求。
钣金在应力状态，挠度与转角之间的参数是对应的，且两者存在正比例关系，如果挠度越大，则对应的转角也有所增加。
以支梁的方式对其进行应力负载分析，采用梁支撑结构对其进行设计[1]。
假定在应力状态下，所承受的外力参数设定为A,转角参数分别设定为b1、b2，挠度参数设定为W，在外力的作用下，测定钣金支撑梁所可以承受的最大挠度参数。
列车蓄电池箱的有限元分析和实验测试
加六 个方 向不 同的加速度 冲击 ，ｇ，ｇ５ 。 ３ ３ ，ｇ 加速度 曲线 如 图４所示 。 ３ 直 以 ｇ垂 向上 冲击 为例 ， 电 车 车轮 与 箱体 轨 道 的接 触 点 为加 载施 加 点 ， 用 集 中 选择 采 力 的方式 ， 据 图 ４所示 的加 载 曲线 加 载冲击 ， 根 模拟整 个加 载过程 。
关键 词 ： 车 电池箱 ； 列 冲击载荷 ； 限元 分析 有 中图分 类号 ：Ｐ ９ ． 文 献标识 码 ： Ｔ ３ １９ Ａ 文章编 号 ： ６ ４— ３ ０ ２ ０ ）４— ０ ５—３ １７ ０ ０ （ ０ ７ ０ ０ ９ ０
１ 引言
蓄 电池箱是 列 车上提 供能 源 的重要装 置之 一 。由于列 车提 速 ， 低 速列 车 的蓄 电池箱 已经不 能 承受 原
列车蓄 电池 箱的有限元分析和实验测试
方韶 华 ， 郭世 永
（ 岛理工大学 汽车与交通学院 ， 青 山东 青 岛 ２６３ ） ６０ ３
摘 要 ：通过有 限元 建模 ， 列车 电池 箱进 行 冲击载 荷 的有 限元 分析 ， 出各个 方向 冲击应 力 对 得
和箱体 变形 ， 并和 实验数 据进 行 比较 ， 为进 行 电池 箱的优 化设计提 供 参考 。
度 向配电箱一 侧方 向的 冲击 （ 工况 ５ 、ｇ加速度 向无 配 电箱 一侧 方 向 的冲击 ）５ （ 工况 ６ 六个 方 向的冲击模 拟 ， 出箱 体 在受 到 不 同方 向 的 冲击 载荷 下 的最 ） 得
大变形 和最大应 力结 果 。工 况 １ ０ ０ ６２Ｓ 在 ． ２ 时位 移最 大 ， ０ ２ ３ＩＩ， 为 ． ８ Ｉ 产生 图４ 施加冲击的加速度曲线 ＴＴ Ｉ 于电池箱 上表 面 ， ０ ０ ６２Ｓ 电池 箱 吊耳 处 的应 力最 大 ， ３ ８ ５ ３ＭＰ ； 在 ．２ 时 为 ９ ． ７ ａ 工况 ２在 ０ ０ ９Ｓ ． ４ 时位 移最
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检验点和必要的强制检验点。
4.3 制造现场的6S管理
6S管理的目的是有效利用工作空间，提高工作效率，提升员工素养，消除差错事故，让员工拥有安全、舒畅的工作环境，更好的塑造、提升企业形象。
6S管理的整理、整顿、清扫、清洁，可以剔除生产现场的无用物品，很大程度上规避了多余物的产生源头，因此，企业要做好多余物的预防与控制，首先应做好6S管理工作。
4.4 生产过程多余物的预防与控制
生产过程多余物的预防与控制主要包括，生产现场、准备工作、各工序、检验控制等的多余物管控，具体措施举例：
1)生产人员应按规定着装，且不得携带与工作无关的物品。
2)生产区域应在适宜位置设置多余物回收容器。
3)装配件实行定额发放。
4)生产工具产生多余物的及时清理。
5)电气装配过程中的机械作业，多余物清理过程严禁使用压缩空气。
6)连接器灌封前应对灌封部位进行清洁处理和多余物检查。
7)为确保小零件不遗留在产品内部成为多余物，每完成一项装配应及时清理现场，清点小零件的数量。
8)机加工完成盲孔、盲螺孔的钻孔、攻丝后，应用压缩空气彻底清除残留在孔内的油液。
4.5 产品调试与试验过程多余物的预防与控制
产品在调试及试验阶段，也是容易导致产生多余物、多余物遗留产品内的环节，具体控制措施举例：
1)调试搭焊时应防止焊料飞溅，并及时检查、清理。
2)印制电
路板组装件插入、取出整机时，应及时清除摩擦产生的多余物。
3)产品调试完后，有关人员应对产品进行多余物检查及处理措施。
4)试验现场和试验环境应实行6S管理，保持整洁，无多余物。
5)试验过程中，一般应避免打开产品。
必须打开时，应预先制定多余物预防和控制措施。
4.6 其他过程的多余物的预防与控制
产品在包装、运输、贮存阶段应制定相应的多余物预防与控制措施。
如包装前应对待装产品、包装袋、包装箱进行检查，确保无多余物；必要时产品的运输和贮存应使用包装箱，并将其绑扎固定在箱内，防止摩擦碰撞产生多余物；不可以叠放的产品应严禁叠放，以免相互碰撞与摩擦，以免产生多余物。
产品使用过程如果可能产生多余物，易受外来多余物危害，应在产品使用说明书予以明确，确保产品在使用阶段免受多余物危害。
结束语：多余物是威胁产品质量、影响产品性能的危险源，其产生源头涉及产品研制以及后续使用的全过程，多余物的预防与控制措施也应覆盖本文描述所有环节。
近年来，多余物引发的质量案例层出不穷，其危害程度触目惊心，因此，结合产业实际，制定科学合理、行之有效的多余物预防与控制措施势在必行。
作者简介：高中来（1983—），男，大专学历，助理工程师，主要研究方向为产品生产管理。
以铁路列车某钣金结构蓄电池箱为研究对象，利用pro/E建立三维模型，计算采用HyperMesh进行前处理，应用分析软件ANSYS进行静力学计算分析，得出箱体的变形和应力集中点，对其进行优化，减小变形量，提高安全性能，该结果为以后蓄电池箱的结构优化设计提供参考。
铁路列车用蓄电池箱是列车上提供能源的重要装置之一，是列车紧急供电的核心装置，一旦出现故障，将影响整个列车的供电系统。
蓄电池箱通过顶部吊钩安装在车体底部主横梁上，通过M10螺栓连接，由于列车在铁路运行过程中，蓄电池箱会受到横向、纵向和垂向的冲击振动。
因此对箱体结构进行静力学分析就显得尤为重要，其结果可为后期同类产品的结构优化设计提供依据（EN12663-1:2010《铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆》）。
1 蓄电池箱结构介绍及材质标准
电池箱外形尺寸长1044mm、宽400mm、高405mm。
箱中电池总重约88kg。
蓄电池箱在电池安装完毕后，重心应该位于其几
一种钣金结构铁路列车蓄电池箱静力学有限元分析
唐山华达总公司 王 倩 唐山市三川钢铁机械制造有限公司 王佳利 唐山华达总公司 张 崇
何中心处。
该铁路列车蓄电池箱采用不同厚度的钢板折弯焊接而成（TB/T 1979-2014《铁路车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》），其中吊耳采用8mm厚的耐候钢板折弯而成，外箱及框架板采用2mm厚的耐候钢板折弯而成。
箱体内部安装有熔断器和安装电池的抽屉等其他零部件。
电池箱安装在车厢底部，属于车下悬挂件，其几何结构见图1。
蓄电池箱整体采用耐候钢材料，材质厚度≤2.5mm 的牌号为Q310NQL2，厚度＞2.5mm 的牌号为Q345NQR2。
依据标准EN12663，参考材料标准TB/T 1979-2014《铁路车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》，安全系数S取1.15。
屈服强度，具体参见表1。
表1 蓄电池箱体材料许用应力表
材质编号屈服强度（MPa）许用应力（MPa）
使用部位Q310NQL2310270箱体Q345NQR2
345
300
吊耳及吊耳梁
2 有限元分析
2.1 三维模型的建立
DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.04.030
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利用pro/E软件绘制出三维模型，同时为了便于建立高质量的有限元模型，需对一些零部件结构进行简化，去掉模型中对结构无影响的零部件如锁具，绑线杆等。
将简化后的三维模型导入到有限
元分析软件ANSYS中，建立有限元模型。
图1 电池箱箱体几何图
2.2 网格划分
依据标准EN12663-1:2010《铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆》（以下简称EN12663），对该钣金结
构蓄电池箱进行静强度分析，为电池箱的安全性提供理论依据。
图2 整体有限元模型
计算采用HyperMesh进行前处理，应用分析软件ANSYS进行计算。
模型采用的是壳体单元，电池组采用质量单元并由刚性元悬挂于箱体上，整体有限元模型如图2所示。
蓄电池箱体结构规模为280860个单元和280809个节点。
质量单元施加在电池安装的几何中心处，蓄电池箱吊耳安装面处施加约束。
2.3 载荷工况及应力
按照标准EN12663的要求，在有限元计算中将表2中加速度载荷进行组合，表3为其组合工况及计算应力结果列表。
表2 加速度载荷列表
要求
限制值在车辆横向上（X）±1 g 根据EN12663 车辆分类P-II
其中g=9810mm/s2
在纵向上（Z）±3 g
在垂向上（Y）
(1±c)*g
在车端时c＝2 在车中部时直线下降到0.5
表3 组合工况列表工况名称
载荷
许用应力（MPa）最大计算应力（MPa）X向（横向）Y向（垂向）Z向（纵向）工况1+1g +3g +3g 270112.3工况2-1g +3g +3g 270118.4工况3+1g +3g -3g 270105.3工况4-1g +3g -3g 270115.4工况5+1g -1g +3g 27071.3工况6-1g -1g +3g 27061.2工况7+1g -1g -3g 27066.3工况8
-1g
-1g
-3g
270
65.5
3 计算结果分析
图3 应力云图
根据各个组合工况的作用计算箱体的静强度，由表3可以看出，蓄电池箱箱体在各个载荷工况作用下的最大应力出现在底板与后梁焊接处（详见应力云图3），最大应力值为118.4MPa（工况2），小于材料的许用应力270MPa，满足强度设计要求。
因此，该种钣金结构蓄电池箱的强度设计合理。