国产密接式地铁车钩壳体强度控制分析

胡吉远

摘要：本文主要分析了国产密接式地铁车钩壳体的强度控制分析，重点介绍了一种地铁车钩壳体的强度分析方法，其具有提高对地铁车钩壳体受力分析效果，满足地铁车钩壳体强度要求的效果。通过分析国产密接式地铁车钩壳体强度控制方法，不断推进对地铁壳体的承受压载荷分析，以提高地铁车钩壳体的强度。

关键词：国产密接式;地铁;车钩壳体;强度控制

中图分类号：U270.34 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2020）10-0084-01

1 地铁车钩壳体的强度控制分析

结合现阶段对于地铁车钩壳体强度的有限元分析结果，对强度控制的分析，主要是从网格划分、边界条件施加、运算及后处理等三个阶段来进行强度计算，进而给出地铁车钩壳体结构所能承载的负荷，使其可以满足地铁车钩壳体的最大强度要求。主要的强度分析内容如下：

1.1网格划分。受到地铁车钩壳体结构的限制，各部分的厚度以及受力情况呈现出分布不均且差距较大的局面，而利用实体网格划分的方式，可以解决这一不足。网格划分可以从两个角度展开：（1）网格类型的选用。实体网格多采用抛物线四面体单元来划分地铁车钩壳体的结构，将其分为四个边角节点、六条边线以及对应的六个中侧节点。（2）关键区域的网格细化。由于地铁车钩壳体存在一些关键的过度位置，在进行网格划分时，还需要对这一部分关键位置进行细化，避免由于出现网格畸变而发生应力集中的现象。（3）网格划分的结果。网格化分之后，普通的网格大小保持9mm，而经过细化后的网络规格保持在4mm，并需要经过雅可比4点的网格检验。

1.2边界条件施加。对地铁车钩壳体的边界条件施加核心在于测定壳体可以承受的纵向载荷，而纵向载荷又受到拉伸载荷和压缩载荷的影响。施加边界条件主要从三个角度展开。

结合上图，在壳体设计强度的分析上，一般设计强度的数值为890MPa，并以设计强度为准来分析施加载荷。当壳体经过加热处理之后，就需要在壳体表面进行喷丸来强化结构;在分析施加载荷时，通常以620MPa作为壳体的应力极限范围，并针对壳体材料的不同，得出材料的弹性模量和泊松比。

对壳体拉伸载荷的分析要区分两种情况，这主要是因为壳体尾部是承受拉伸载荷的主要位置，而由于尾部位置圆锥面或壳体中心杆连接孔的载荷和约束情况，车钩连挂之间极有可能有间隙存在，而导致出现不同的拉伸载荷边界情况。第一个便捷条件是壳体的拉伸载荷施加，在壳体尾部圆柱面以及尾部断面位置分别施加铰接约束和固定约束，并在中心孔位置施加相应的轴承载荷。第二个边界条件是在中心孔固定的情况下，在壳体的尾部位置施加拉伸载荷。

对壳体压缩载荷的边界条件施加，也是根据位置不同而进行区分。壳体压缩载荷的受力和约束位置集中在壳体的前面板以及尾部端面两个部位。同时，基于车钩连挂间隙的存在，在分析边界条件时，对壳体的前面板施加压缩载荷，并固定尾部端面;或者在壳体前面板施加约束条件，在尾部端面施加压缩载荷。

1.3運算及后处理。结合对壳体结构的网格划分以及边界条件施加，在分析地铁车钩壳体的强度结果时，是按照不同位置的强度极限来进行分析。

地铁车钩壳体的强度结果可以从四个位置进行考虑：第一，壳体中心孔的拉伸载荷。经过实验分析，这部分的强度结果最大应力可以高达583MPa，强度极限值可以达到620MPa，并满足了强度的要求。其二，在壳体圆锥面的拉伸载荷分析上，是基于车钩连挂的间隙考虑，在确保中心孔位置内部零部件的紧密性基础上，最大应力可达到569MPa，并满足了对该部分的强度要求。第三，壳体前面板的压缩载荷分析，通常是在进行网格划分时，就考虑到受力区域的划分。经过强度计算，最大应力可达576MPa，达到了强度要求。第四，尾部压缩载荷强度的计算发现，最大应力可以达598MPa，仍然满足了该部分的强度要求。

2 地铁车钩壳体强度控制的思考

结合上文对地铁车钩壳体的强度分析，对于强度控制的研究主要是通过构建地铁车钩壳体三维实地模型的方法，分析国产密接式的结构特点、铸造样式，从而进行不同位置的划分，便于分析各个位置的受力情况和最大应力，从而基于强度计算结果来分析不同位置区域应用的强度并判断其是否能够满足整体的强度要求。而受到国产密接式地铁车钩应用情况的影响，其平常的载荷远远不会超过设计的载荷设计情况，但可能在循环载荷的作用下而导致壳体产生疲劳损毁，在这种应用模式下，对车钩强度的分析，则是从其车钩壳体的屈服极限出发，判断壳体发生断裂时所能够承受的最大强度。

3 总结

综上所述，分析国产密接式地铁车钩壳体强度控制方法，是利用有限元分析法来构建三维实体模型，实现对地铁车钩壳体结构的应力和强度分析。虽然经过实验计算可以得出准确的强度数值，但在应用地铁车钩时，仍然要考虑到壳体各构件强度的一致性而进行分析，从而全面掌握强度控制的方法。

参考文献：

[1]张锁怀，孙军帅，李永春.国产密接式地铁车钩壳体强度分析[J].机械设计与研究，2008，24（5）：60-62，69.

[2]张文斌.CRH380BL型动车组过渡车钩强度参数计算[J].铁道车辆，2013，51（11）：7-9.