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根據(jù)鐵路貨車提速重載技術(shù)政策和鐵路新產(chǎn)品開發(fā)工作計劃，實現(xiàn)我國鐵路貨從60噸級向70噸級的升級換代，可以用來提高鐵路運輸能力，太原軌道交通裝備有限公司完成了70噸級鐵礦石漏斗車的技術(shù)設(shè)計，并于2007年4月通過了鐵道部運輸局在北京組織相關(guān)專家進行的技術(shù)方案審查。依據(jù)TB/T1335-1996鐵道車輛強度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范縱向力載荷取值為：第一工況拉伸載荷取值為1780 kN、第一工況壓縮載荷取值為1920 kN，第二工況壓縮載荷取值為2500 kN>的有關(guān)要求確定70噸級鐵礦石漏斗車車體結(jié)構(gòu)靜強度分析、剛度分析的載荷條件和評價標(biāo)準(zhǔn)，采用美國ANSYS有限元軟件對該車車體的靜強度、剛度進行分析和評價。
1.車體結(jié)構(gòu)介紹
70噸級鐵礦石漏斗車車體鋼結(jié)構(gòu)為無中梁結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、端墻、漏斗等主要部件焊接而成。車體主要型鋼和板材均采用Q450NQR1高強度耐候鋼。
該車底架由牽引梁、下側(cè)梁、枕梁、端梁、橫梁及地板等焊接而成。牽引梁采用屈服強度為450MPa的熱軋310乙字型鋼;枕梁為上蓋板、下蓋板和雙腹板焊接而成;下側(cè)梁為高度為180 mm的冷彎矩型鋼;上心盤采用半徑179 mm的鍛造上心盤，前從板座和后從板座材質(zhì)采用C級鑄鋼，車體結(jié)構(gòu)介紹70噸級鐵礦石漏斗車車體鋼結(jié)構(gòu)為無中梁結(jié)構(gòu)，由底架、側(cè)墻、端墻、漏斗等主要部件焊接而成。車體主要型鋼和板材均采用Q450NQR1高強度鋼。
該車底架由牽引梁、下側(cè)梁、枕梁、端梁、橫梁及地板等焊接而成。牽引梁采用屈服強度為450MPa的熱軋310乙字型鋼;枕梁為上蓋板、下蓋板和雙腹板焊接而成；下側(cè)梁為高度為180 mm的冷彎矩型鋼；上心盤采用半徑179 mm的鍛造上心盤，前從板座和后從板座材質(zhì)采用C級鑄鋼。側(cè)墻為直立板柱式結(jié)構(gòu)，由上側(cè)梁、側(cè)板和側(cè)立柱等焊接而成。側(cè)立柱采用雙曲面型鋼；上側(cè)梁使用異形鋼管。端墻為上端梁、上端板、下端板、端墻腰帶、端墻端柱、端墻斜撐等焊接而成。漏斗為焊接結(jié)構(gòu)，由中漏斗板、側(cè)漏斗板、中隔板、端隔板、分柞梁、導(dǎo)流板等焊接而成。
2.載荷施加及結(jié)果評定的依據(jù)
按照鐵路貨車增加載重技術(shù)討論會提出的要求，將TB/T 1335-1996鐵道車輛強度設(shè)計及試驗鑒定規(guī)范的第一工況縱向拉伸力從1125 kN提高到1780 kN；第一工況縱向壓縮力從1400 kN提高到1920 kN，第二工況縱向壓縮力從2250 kN提高到2500 kN。其余載荷按照規(guī)范進行施加。
車體垂向彎曲剛度考核按規(guī)范第8.3.3條進行，在分析車體鋼結(jié)構(gòu)垂向彎曲剛度的時候，把該車的承載方式看作底架和側(cè)墻共同承載。
3.分析模型
70噸級鐵礦石漏斗車車體鋼結(jié)構(gòu)是橫向?qū)ΨQ的，取一半車體進行分析，采用四節(jié)點二次板殼單元進行shell63離散，共劃分了71664個節(jié)點，73971個單元。
4.分析結(jié)果
4.1.剛度分析
車體在垂向靜載荷作用下，側(cè)梁中部最大垂向位移為3.275 mm，按照規(guī)范規(guī)定，側(cè)梁的許用撓度值為4.35 mm，滿足規(guī)范要求。垂直靜工況下的位移云圖，見圖。
4.2.強度分析
在第一工況拉伸，最大應(yīng)力值為234.7 MPa發(fā)生在靠近前從板座處的牽引梁上。枕梁處的最大應(yīng)力值為219 MPa，發(fā)生在外側(cè)枕梁腹板靠近側(cè)梁處；端墻的最大應(yīng)力值為132 MPa，發(fā)生在端板與端柱連接下部；以上各值均小于相應(yīng)的許用應(yīng)力值。模型的應(yīng)力云圖，見圖。
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