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鼓形車體鋼結(jié)構(gòu)是首次采用，該車鋼結(jié)構(gòu)采用無中梁薄壁筒形整體承載結(jié)構(gòu)，側(cè)墻為無壓筋鼓形曲面結(jié)構(gòu)，兩側(cè)墻下部設(shè)有裙板，從車頂?shù)较麦w裙板外表面呈曲線平滑過渡。枕外廁所、洗臉室地板、車頂空調(diào)機組座的面板、腳蹬、翻板等易腐蝕部位采用不銹鋼板，提高耐腐蝕能力，全車的外包板(包括波紋地板)及部分梁柱采用鎳鉻系耐候鋼材料，可提高車輛的耐腐蝕能力和外觀質(zhì)量，延長客車的壽命，緩沖梁、牽引梁、枕梁及型材采用碳素鋼(Q235A)，車頂空調(diào)機組座設(shè)計成一個框架結(jié)構(gòu)，需要對車體框架結(jié)構(gòu)進行強度分析。
車體鋼結(jié)構(gòu)最大限度的做到了輕量化，并向等壽命邁進了一大步，主要梁斷面力學特性見表。車頂結(jié)構(gòu)(見圖)由斜L形邊梁、J形彎梁和幾型縱梁組成弧形框架結(jié)構(gòu)，兩端頭和中部均設(shè)有圓弧頂，在接近兩端頭處各設(shè)一個空調(diào)機組平藝決側(cè)墻由橫梁組成弧形框架組成。為減輕自重，該車底架采用無中梁結(jié)構(gòu)。底架由下邊梁(L70x180x95x8)和橫梁(L40x150x40x4)、牽引梁(30型槽鋼)組成，底架邊梁的角度與鋼結(jié)構(gòu)斷面角度一致。根據(jù)以往的計算及試驗，牽引梁、枕梁、緩沖梁部分一直是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，根據(jù)圣維南原理，在枕梁內(nèi)的縱向力傳遞梁采用斜接式結(jié)構(gòu)，以確保牽引力及制動力能夠有效地通過邊梁傳遞出去，避免應力集中。此外底架上還設(shè)有廢排風箱吊梁、制動缸吊梁、應急電源吊梁等懸掛物吊梁。端墻是鋼結(jié)構(gòu)中受力較小的部位。該車端墻采用封閉框架結(jié)構(gòu)，端角柱采用(46x56X171x5)端角柱。為便于弓形塞拉門安裝和密封，本車采用整體鋼門框結(jié)構(gòu)，當鋼結(jié)構(gòu)六大件(車頂、底架、二個側(cè)墻、二個端墻)組焊后，將鋼門框定位焊接。如采用鋼結(jié)構(gòu)組焊工裝保證，這種整體鋼門框結(jié)構(gòu)，將有效的保證弓型塞拉門調(diào)試和密封的可靠性。2.5裙板本車裙板采用弧形斷面半封閉結(jié)構(gòu)。它由橫、豎梁交叉焊接的框結(jié)構(gòu)和外加的包板組成。框架與包板分別焊接在底架橫梁和邊梁上。
由于該車體鋼結(jié)構(gòu)是一種全新的結(jié)構(gòu)，為避免完工后的損失，在鋼結(jié)構(gòu)斷面及梁柱布置方案設(shè)計完成后，我們就此方案進行了有限元強度計算。有限元網(wǎng)格的劃分本次計算采用ANSYS軟件。首先選擇拖車中窗口較大、強度較弱的KDb軟座車進行計算，結(jié)構(gòu)上選擇二位端結(jié)構(gòu)建立1/2車體模型。單元的選取，依據(jù)結(jié)構(gòu)及力學特點，采用了板殼元、梁單元。具體選取原則大致如下：底架均采用板殼單元，側(cè)墻、車頂、端墻采用板梁式結(jié)構(gòu)。車頂彎梁、端頂彎梁、車頂?shù)目v向加強桿件(筋)作為空間梁元處理，外端墻上的橫向梁及立柱也作為空間梁元。梁單元采用ANSYS的新單元BEAM168，它能充分考慮梁斷面的形狀，對每一斷面進行有效的應力輸出，便于結(jié)果的觀察與顯示，板單元采用Shell63單元，梁單元主要截面尺寸及力學特性如表所示。KD6軟座車模型共劃分為39271個單元，50751節(jié)點(其中梁單元參考節(jié)點數(shù)為10948)，梁單元總數(shù)為4744，板單元34463，邊界元640，鋼的彈性模量為2.06Xe11N/mm2，泊松比為0.3，有限元模型如圖所示。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務與解決方案
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