[發明專利]一種地鐵車車體結構的設計方法

在審

• 申請號: 201711319576.4
• 申請日: 2017-12-12
• 公開（公告）號: CN108052736A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 郭世均;王麗濱;郭駿;趙航;黃赫;黃俊閣
• 申請（專利權）人: 廣州電力機車有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 廣州中浚雄杰知識產權代理有限責任公司 44254
• 代理人: 劉剛成

一種地鐵車車體結構的設計方法，包括：確定地鐵車車體的整體結構，對車體結構進行強度計算和校核，綜合車體結構的幾何形狀、受力特點及對計算精度的要求等因素，選擇用殼單元對車體結構進行離散化處理，確定強度評定準測，模擬各工況條件下進行應力計算分析。通過上述步驟可以通過理論計算而滿足設計使用要求。

技術領域

本發明涉及一種地鐵車車體結構的設計方法。

背景技術

目前針對地鐵車車體結構的設計沒有一個統一的設計方法，大部分是參照經驗設計，對于車體結構的變化并不能很好的進行適應。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種可以通過理論計算而滿足設計使用要求的地鐵車車體結構的設計方法。

為了解決上述技術問題，本發明包括以下步驟：

A、確定地鐵車車體的整體結構；

B、綜合車體結構的幾何形狀、受力特點及對計算精度的要求等因素，選擇用殼單元對車體結構進行離散化處理；車體上安裝的大型設備和重要的設備以集中力的形式施加在各自的質心位置，其他載荷以其形態特點的形式加在各自相應的位置上，計算模型中，焊縫以焊縫處節點重合的形式模擬，在結構的離散化完成以后,為了能用節點位移表示單元假設位移是坐標的函數，根據所選定的單元位移模式導出用節點位移表示單元內任一點位移的關系式,因此它也決定了相應的位移插值函數,其矩陣形式為：{f}e＝[N]{δ}e(1)，(1)式中{f}e為單元內任一點的位移列陣，{δ}e為單元的節點位移列陣，[N]為形函數矩陣，它的元素是位移的函數；

C、進行單元特性分析：

c1、由式(1)導出用節點位移表示單元內任意一點應變的關系式：{ε}＝[B]{δ}e(2)，(2)式中{ε}為單元內任一點的應變列陣，[B]為單元應變矩陣；

c2、由式(2)導出用節點位移表示單元應力的關系式：{σ}＝[D][B]{δ}e＝[S]{δ}e(3)，(3)式中{σ}為單元內任一點的應力矩，[D]為與單元材料相關的彈性矩，[S]為應力矩陣；

c3、利用虛功原理建立各單元的剛度矩陣,即單元節點力與節點位移之間的關系，其中剛度方程為：{R}e＝[K]{δ}e(4)，(4)式中{R}e為單元的等效節點力矩陣，[K]為單元剛度矩陣，根據上述公式得出：[K]＝∫∫∫[B]T[D][B]dxdydz(5)；

D、進行整體特性分析，確定結構平衡方程組；

E、確定強度評定準測：對于所有工況計算結果的等效應力均不得大于材料的屈服強度極限，其中等效應力的公式為：

其中，σeq為各節點處等效應力，σi(i＝1,2,3)為各節點主應力，[σ]為許用應力；

F、模擬各工況條件下進行應力計算分析。