不銹鋼點(diǎn)焊地鐵車車體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

寧海石，萬 帥

（中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司，山東 青島 266111）

而鐵道車輛車體在組成上相對簡單，主要組成結(jié)構(gòu)有車體底架、側(cè)墻、端墻、車頂和司機(jī)室等部分，而能夠有效承受住垂向、橫向、縱向和扭轉(zhuǎn)等在載荷力的車體才能夠?qū)⑵錃w類為是合格車體。

1 車體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析

1.1 底架結(jié)構(gòu)

而車體的底架結(jié)構(gòu)在組成上主要有底架邊梁、底架橫梁、牽枕緩組成、波紋地板等部件，牽引梁、枕梁、緩沖梁等相結(jié)合構(gòu)成重要受力部件牽枕緩的模塊部分，而整體承載框架則主要由牽枕緩模塊與輥彎的底架邊梁對接組經(jīng)過組焊形成，之后采用對接組焊形成底架的橫梁和邊梁部分，

1.2 側(cè)墻結(jié)構(gòu)

側(cè)墻由側(cè)墻板模塊、側(cè)門立柱、側(cè)墻立柱、側(cè)墻縱梁等焊接組成，側(cè)墻部分是由各個(gè)側(cè)墻小模塊所共同組成，在后續(xù)建設(shè)過程中能進(jìn)行靈活調(diào)節(jié)，并通過點(diǎn)焊將側(cè)墻板模塊、側(cè)墻縱梁、立柱連接在一起。

1.3 車頂結(jié)構(gòu)

車頂部分包含有圓頂模塊、平頂模塊和車頂邊梁等部分所共同構(gòu)成，而焊接工作主要采用連續(xù)封閉全焊接結(jié)構(gòu)，圓頂模塊、平頂模塊分別有波紋板和彎梁組焊、鋼板與橫梁組焊最終形成。而對于空調(diào)機(jī)組部位的安裝準(zhǔn)備時(shí)需要對承載強(qiáng)度進(jìn)行觀察和分析，而對于平頂模塊部分需要將排水槽設(shè)置在兩側(cè)邊梁，當(dāng)水通過排水槽進(jìn)入雨檐之后順著端部排除，在最后的車頂總成時(shí)需要保證整體組成的焊接質(zhì)量和密封性。

1.4 端墻結(jié)構(gòu)

端墻由端墻板、端立柱、端墻橫梁等組焊而成。立柱、橫梁通過點(diǎn)焊的形式與端墻板進(jìn)行連接。

表1 車體的主要技術(shù)參數(shù)

2 車體穩(wěn)定性分析

在外界作用的影響和干擾作用之下，對結(jié)構(gòu)的自我控制能力以及穩(wěn)定性進(jìn)行分析，就是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析也可以將其稱之為是屈曲分析。在穩(wěn)定性分析中有兩部分問題非常關(guān)鍵，這兩部分內(nèi)容就是載荷計(jì)算以及分析和失穩(wěn)形狀相關(guān)問題。車體結(jié)構(gòu)非常容易受到廣義膜應(yīng)力引起的膜應(yīng)變能轉(zhuǎn)換的影響致使車體出現(xiàn)彎曲應(yīng)變能，最終導(dǎo)致車體結(jié)構(gòu)屈曲失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。

3 穩(wěn)定性計(jì)算分析

3.1 設(shè)計(jì)評判標(biāo)準(zhǔn)

應(yīng)依據(jù)車體穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)1.5的評判標(biāo)準(zhǔn)對車身內(nèi)部進(jìn)行分析，在施加縱向壓力的同時(shí)，以位移約束作為判斷標(biāo)準(zhǔn)。將不同的失穩(wěn)部位，如窗下縱梁處和窗下與邊梁之間處側(cè)墻蒙皮進(jìn)行屈曲因子和臨界載荷的對比，在不同結(jié)階數(shù)可以看出屈曲因子越大，所承受的臨界載荷就越大，且窗下與邊梁之間的側(cè)墻蒙皮造成車輛失穩(wěn)，對自身車體進(jìn)行屈曲穩(wěn)定性的計(jì)算，從而達(dá)到車體穩(wěn)定性要求標(biāo)準(zhǔn)，以加密焊點(diǎn)的方式增強(qiáng)線性穩(wěn)定特性。

表2 初始設(shè)計(jì)方案的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析結(jié)果

3.2 改進(jìn)方案分析

通過對初始設(shè)計(jì)方案的穩(wěn)定性計(jì)算分析，得出改進(jìn)方案。在車體結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重失穩(wěn)部位及窗下縱梁區(qū)域進(jìn)行加密焊點(diǎn)，再次計(jì)算二窗下與下邊梁之間的蒙皮和枕內(nèi)波紋地板失穩(wěn)情況，可看出枕內(nèi)波紋地板的屈曲因子和臨界載荷數(shù)較大，由此可分析出屈曲陣型圖，由陣型圖也可立體直觀地得出結(jié)論。

3.3 結(jié)論展示

建議調(diào)整底架橫梁間距較大的位置，減少橫梁間的距離和增加縱向梁，還可進(jìn)一步改善車體受壓狀況，對車體的失穩(wěn)部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，完善各類薄壁梁的點(diǎn)焊連接，地鐵車車體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到進(jìn)一步修繕。

4 結(jié)語

點(diǎn)焊車車體底架的地板和車體側(cè)墻是一種薄壁結(jié)構(gòu)，在拉伸、壓縮工況載荷較易發(fā)生失穩(wěn)，是車體最為薄弱的環(huán)節(jié)之一．為了改善車體受壓狀況，提高波紋地板區(qū)域的抗壓能力，應(yīng)調(diào)整底架橫梁之間距離較大的位置，以增加波紋地板的垂向剛度，或在失穩(wěn)區(qū)域增加縱向梁，增加車體的縱向剛度，是有效提高車體穩(wěn)定性的一個(gè)途徑。以三維幾何模型的方式反映出車體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在穩(wěn)定性計(jì)算分析中確立設(shè)計(jì)評判標(biāo)準(zhǔn)，通過將初始設(shè)計(jì)方案與改進(jìn)后的方案進(jìn)行屈曲因子和臨界載荷對比，得出加密焊點(diǎn)提高車體穩(wěn)定性的結(jié)論。