某風(fēng)道安裝梁強(qiáng)度仿真計(jì)算及優(yōu)化

0 引言

某列車風(fēng)道安裝梁為口型梁兩側(cè)帶滑槽，頂板、電視、扶手等主要通過兩個安裝梁之間的過渡梁吊掛在風(fēng)道安裝梁上。采用HyperWorks有限元軟件進(jìn)行仿真建模及計(jì)算分析。

1 結(jié)構(gòu)分析

某列車風(fēng)道安裝梁初始結(jié)構(gòu)由電視安裝梁、扶手安裝梁、風(fēng)道托梁和風(fēng)道吊座組成；其中各種安裝梁材料為6063-T5鋁合金型材，吊座為06Cr19Ni10N鋼結(jié)構(gòu)。如圖1-圖3所示。

2 強(qiáng)度分析

2.1 材料參數(shù)

風(fēng)道安裝梁材質(zhì)為鋁合金6063-T5。風(fēng)道吊座材質(zhì)為不銹鋼06Cr19Ni10N。材料屬性如表1所示。

2.2 有限元模型建立及工況加載

對風(fēng)道安裝梁的幾何模型進(jìn)行離散，將幾何模型離散為有限單元。使用Hyperworks軟件，采用SHELL單元離散安裝梁模型結(jié)構(gòu)；使用beam單元模擬螺栓連接，電視吊掛位置使用質(zhì)量點(diǎn)做RBE2耦合，單元尺寸設(shè)置為10mm；整個模型單元總數(shù)為23005個，節(jié)點(diǎn)總數(shù)為23797個，在風(fēng)道吊座上表面施加六個自由度全約束，有限元模型如圖4所示。

(四)王重民《金門詔別傳》謂金門詔“乾隆十七年，年八十卒”(《圖書館學(xué)季刊》1932年第1期)，其依據(jù)未作說明。

①對于風(fēng)道安裝梁吊座處，將吊座立板缺口補(bǔ)齊，防止應(yīng)力集中，同時增加板厚，將板厚由3mm增加到5mm。

佩恩特是明尼蘇達(dá)大學(xué) (University of Minnesota)法學(xué)院的瓦爾特·利奇公司法教授 (S.Walter Richey Professor of Corporate Law)。他以最優(yōu)異成績(summa cum laude)取得哈佛大學(xué)歷史系學(xué)士學(xué)位，之后在耶魯大學(xué)獲法學(xué)博士，期間曾擔(dān)任《耶魯法規(guī)學(xué)報》(Yale Journal on Regulation)編輯。踏出法學(xué)院的大門，他隨即受聘為美國第九巡回上訴法庭法官小約翰·努南 (John T.Noonan Jr.)的助理。

風(fēng)道安裝梁的受力位置及大小如圖5所示。

2.3 計(jì)算分析

針對以上結(jié)構(gòu)薄弱處，提出相應(yīng)解決措施。

2.4 結(jié)構(gòu)改善

利用Optistruct求解器進(jìn)行了線性求解計(jì)算，使用Hyperview進(jìn)行后處理，對初始結(jié)構(gòu)參照EN12663標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行靜強(qiáng)度仿真計(jì)算，得到結(jié)構(gòu)的von-mises應(yīng)力云圖，如圖6及圖7所示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)風(fēng)道安裝梁吊座處最大應(yīng)力為353.5MPa，超出材料屈服強(qiáng)度275MPa；安裝梁螺栓連接處型材最大應(yīng)力133.2MPa，超出材料屈服強(qiáng)度110MPa。

油氣管網(wǎng)管理體制的目的是管住中間，提高管輸效率，降低管輸費(fèi)用，讓終端用戶獲得實(shí)惠，增強(qiáng)天然氣的競爭力。

參照EN12663標(biāo)準(zhǔn)，有針對性選取以下關(guān)鍵、危險的區(qū)域進(jìn)行風(fēng)道安裝梁靜強(qiáng)度工況施加。每個風(fēng)道安裝梁受頂板拉力165N，過渡梁每根受力1500N，電視重量30kg，每根風(fēng)道安裝梁受風(fēng)道風(fēng)壓力195N，具體統(tǒng)計(jì)如表2所列。

②對于型材螺栓連接處，考慮增加墊片的面積，以此來增加受力面積，減少應(yīng)力集中。

改進(jìn)示例如圖8所示。

對優(yōu)化改進(jìn)后的風(fēng)道安裝梁結(jié)構(gòu)再次進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析，計(jì)算結(jié)果發(fā)現(xiàn)最終結(jié)構(gòu)滿足強(qiáng)度要求。安裝梁吊座處最大應(yīng)力為187.5MPa，如圖9所示，符合材料屈服強(qiáng)度275MPa；安裝梁螺栓連接處型材最大應(yīng)力104.4MPa，如圖10所示，符合材料屈服強(qiáng)度110MPa。

In this paper, the electrical system operating status includes normal mode and fault mode. In the normal mode, the two main generators work properly, auxiliary electricity device and battery does not work; in the fault mode, the system has three main operating conditions.

3 結(jié)論

通過對某列車風(fēng)道安裝梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真計(jì)算及結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)，結(jié)果表明：風(fēng)道安裝梁吊座處最大應(yīng)力由353.5MP降為187.5MPa；安裝梁螺栓連接處型材最大應(yīng)力由133.2MPa降為104.4MPa；結(jié)構(gòu)優(yōu)化后符合材料屈服極限，滿足風(fēng)道安裝梁的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求。此靜強(qiáng)度仿真同樣適用于內(nèi)燃機(jī)車。

[1]EN 12663-1：2010+A1：2014.

[2]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社.

[3]錢立新.世界高速鐵路技術(shù)[M].北京：中國鐵道出版社，2003.