[發(fā)明專利]城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710712822.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-18
• 公開（公告）號(hào): CN107506545A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王元伍;張寶祥;李唯;劉金鳳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中車唐山機(jī)車車輛有限公司
• 主分類號(hào): G06F17/50
• 分類號(hào): G06F17/50
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11205
• 代理人: 陶敏,黃健

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種粘接強(qiáng)度分析方法，具體涉及一種城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法。

背景技術(shù)

城軌車輛的車身一般由車體骨架和蒙皮組成，為了實(shí)現(xiàn)輕量化，采用輕質(zhì)復(fù)合材料作為蒙皮已經(jīng)成為未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。焊接等傳統(tǒng)連接技術(shù)無(wú)法滿足復(fù)合材料蒙皮與車體骨架的連接要求，膠接成為一種具有良好應(yīng)用前景的新型連接工藝。為了確保蒙皮的粘接強(qiáng)度，在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)蒙皮進(jìn)行相應(yīng)的強(qiáng)度分析。

傳統(tǒng)的蒙皮粘接強(qiáng)度分析方法通常是建立車體骨架、膠粘劑和蒙皮的整體有限元模型進(jìn)行分析；由于蒙皮面積較大，而膠層厚度很小，要滿足膠層的單元質(zhì)量，會(huì)導(dǎo)致整體有限元模型單元的數(shù)量巨大，該分析方式對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件及計(jì)算能力的要求較高，除了小部分超大型高性能計(jì)算機(jī)之外，大部分計(jì)算機(jī)都無(wú)法完成其計(jì)算分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法，該分析方法大大降低了計(jì)算規(guī)模和計(jì)算成本，大幅度提高了計(jì)算效率，計(jì)算結(jié)果偏于安全，完全能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求。

本發(fā)明提供一種城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法，包括如下步驟：

步驟一：建立包括車體骨架、膠粘劑和蒙皮的整體有限元模型；

步驟二：建立與所述整體有限元模型相對(duì)應(yīng)的車體骨架有限元模型和多個(gè)包括局部蒙皮和膠粘劑的局部有限元模型，多個(gè)局部有限元模型的局部蒙皮構(gòu)成步驟一所述蒙皮；

步驟三：對(duì)所述車體骨架有限元模型進(jìn)行強(qiáng)度分析，獲得所述車體骨架有限元模型中多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’的位移，其中多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’對(duì)應(yīng)于所述整體有限元模型的膠粘點(diǎn)；

步驟四：將所述車體骨架有限元模型中多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’的位移分別加載至多個(gè)所述局部有限元模型對(duì)應(yīng)的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O上進(jìn)行強(qiáng)度分析。

本發(fā)明的城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法，將整體分析與局部分析相結(jié)合，鑒于蒙皮對(duì)車體骨架強(qiáng)度的貢獻(xiàn)較小，在車體骨架強(qiáng)度分析時(shí)忽略蒙皮對(duì)車體骨架的影響，使膠粘劑的應(yīng)力和變形略微偏大，分析結(jié)果略偏于安全，完全可以滿足工程要求；特別是，上述城軌車輛車身復(fù)合材料粘接強(qiáng)度分析方法降低了有限元模型的計(jì)算規(guī)模，提高了計(jì)算效率，降低了計(jì)算成本，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件及計(jì)算能力的要求相對(duì)較低。

在本發(fā)明中，所述車體骨架有限元模型中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’可以設(shè)置為車體骨架與蒙皮之間的膠粘點(diǎn)；所述局部有限元模型中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O可以為蒙皮與車體骨架之間的膠粘點(diǎn)，每一節(jié)點(diǎn)O與每一節(jié)點(diǎn)O’對(duì)應(yīng)設(shè)置。可以理解的是，在將車體骨架有限元模型中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’與多個(gè)局部有限元模型中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O一一對(duì)應(yīng)且相互膠粘時(shí)，即構(gòu)成所述整體有限元模型。

本發(fā)明對(duì)所述整體有限元模型的建立方式不作嚴(yán)格限制，可以采用本領(lǐng)域的常規(guī)方式建立。例如，可以通過膠粘劑將蒙皮膠接在車體骨架上，從而建立所述整體有限元模型；其中，膠粘劑的膠粘位置構(gòu)成所述整體有限元模型的膠粘點(diǎn)(即節(jié)點(diǎn))。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明的具體方案中，所述整體有限元模型的建立方法可以包括：

在車體骨架上設(shè)置與所述車體骨架有限元模型中多個(gè)節(jié)點(diǎn)O’相對(duì)應(yīng)的多個(gè)第一節(jié)點(diǎn)，在蒙皮上設(shè)置與多個(gè)所述局部有限元模型中多個(gè)節(jié)點(diǎn)O相對(duì)應(yīng)的多個(gè)第二節(jié)點(diǎn)，通過膠粘劑將每一第一節(jié)點(diǎn)與每一第二節(jié)點(diǎn)膠粘，使蒙皮膠接在車體骨架上。

在本發(fā)明中，可以理解的是，局部蒙皮是由車身蒙皮分塊設(shè)置而成；對(duì)蒙皮的分塊設(shè)置方式不作嚴(yán)格限制，例如可以根據(jù)車體骨架的具體結(jié)構(gòu)對(duì)蒙皮進(jìn)行分塊，只要多個(gè)局部蒙皮能夠構(gòu)成整體車身蒙皮即可。在將蒙皮分塊為N塊時(shí)，即具有N個(gè)局部蒙皮，該N個(gè)局部蒙皮構(gòu)成整體蒙皮；相應(yīng)地，建立N個(gè)局部有限元模型，即第一至第N個(gè)局部有限元模型。

在本發(fā)明中，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)方式對(duì)所述車體骨架有限元模型進(jìn)行強(qiáng)度分析；其中，所述位移可以包括平動(dòng)位移D和轉(zhuǎn)動(dòng)位移R，從而能夠更好地反映車體骨架的變形。

此外，對(duì)多個(gè)節(jié)點(diǎn)O在所述局部有限元模型上的設(shè)置位置不作嚴(yán)格限制，只要便于車體骨架與蒙皮形成良好的膠接連接即可，多個(gè)節(jié)點(diǎn)O例如可以位于所述局部有限元模型的邊界上。可以理解的是，步驟三應(yīng)當(dāng)獲得所述車體骨架有限元模型中所有節(jié)點(diǎn)O’的位移。

在本發(fā)明中，可以采用本領(lǐng)域常規(guī)方式對(duì)多個(gè)所述局部有限元模型的多個(gè)節(jié)點(diǎn)O進(jìn)行強(qiáng)度分析；該強(qiáng)度分析可以獲得膠粘劑的應(yīng)力和變形，從而便于較好地反映蒙皮的粘接強(qiáng)度。