[發(fā)明專利]基于ASME標準車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109033668A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王科飛;張春玉;王璐
• 申請（專利權(quán)）人: 中車長春軌道客車股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 長春眾益專利商標事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

一種基于ASME標準車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于包括下列步驟：建立車體有限元模型，設(shè)定單元類型、接觸關(guān)系、材料屬性，然后定義由基礎(chǔ)試驗數(shù)據(jù)得來的真實材料應(yīng)力?應(yīng)變曲線、加載曲線、并定義輸出信息；輸出計算文件提交LS?DYNA平臺計算；讀取LS?DYNA計算結(jié)果，依據(jù)計算結(jié)果進行分析判斷，如果滿足設(shè)計要求，分析結(jié)束，如果無法滿足設(shè)計要求返回第一步修改設(shè)計參數(shù)重新計算；本發(fā)明通過對新設(shè)計的車體三維模型進行有限元離散，再通過試驗數(shù)據(jù)得來的真實材料力學特性進行輸入，可以對新設(shè)計的車體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低設(shè)計成本及設(shè)計周期；為軌道車輛的車體碰撞柱結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一套有效的理論分析過程，提高車體準靜態(tài)試驗的通過率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及軌道交通車輛車體強度技術(shù)安全領(lǐng)域，具體涉及到一種車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著中國城鐵列車進入北美市場，中國軌道交通企業(yè)需要設(shè)計出符合美國標準的地鐵車輛，以滿足北美市場的技術(shù)要求。美國法規(guī)要求地鐵車輛必須設(shè)計有足夠保護司機室及客室區(qū)的車體碰撞柱等端部結(jié)構(gòu)，防止由于爬車或線路沖撞等事故威脅到客室區(qū)的安全，最大限度保護乘客安全。波士頓地鐵項目采用美國ASME RT-2-2014標準，標準中要求對車體單個碰撞柱施加足夠大的縱向剪切載荷，加載處位于端梁上平面457mm處。當車體碰撞柱產(chǎn)生塑性變形之后，將載荷卸載時，碰撞柱中段截面的縱向變形至少要達到其縱向長度的三分之一。碰撞柱不得出現(xiàn)完全分離，并且與底架、車頂結(jié)構(gòu)的連接都不得斷開。

國內(nèi)地鐵車輛的設(shè)計主要應(yīng)用歐洲標準和日本標準。歐洲標準和日本標準都并未對車體碰撞柱提出設(shè)計要求，因而沒有相應(yīng)的設(shè)計分析指導。ASME RT-2-2014是美國最新發(fā)布的軌道車輛設(shè)計分析標準，波士頓項目也是最早執(zhí)行該標準的項目。在上述背景下，本團隊需要創(chuàng)造性地研發(fā)出一種基于ASMERT-2-2014標準的車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法，以滿足車輛設(shè)計要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是按照ASME RT-2-2014標準，為車體端部碰撞柱的設(shè)計和優(yōu)化提供一套全新的方法?；谠摲椒?，能夠完成有限元分析和準靜態(tài)試驗，并對試驗與分析之間的相關(guān)性進行對比驗證，為車體端部碰撞柱結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠的理論支持及試驗依據(jù)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于ASME標準車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法，其特征在于包括下列步驟：

(101)利用HYPERMESH軟件建立車體有限元模型，設(shè)定單元類型、接觸關(guān)系、材料屬性，然后定義由基礎(chǔ)試驗數(shù)據(jù)得來的真實材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線、加載曲線、并定義輸出信息；

(102)輸出計算文件提交LS-DYNA平臺計算；

(103)讀取LS-DYNA計算結(jié)果，依據(jù)計算結(jié)果進行分析判斷，如果滿足設(shè)計要求，分析結(jié)束，如果無法滿足設(shè)計要求返回(101)步修改設(shè)計參數(shù)重新計算；

(104)車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化結(jié)束。

本發(fā)明提出的車體準靜態(tài)分析設(shè)計優(yōu)化方法，其積極效果如下：

(1)通過對新設(shè)計的車體三維模型進行有限元離散，再通過試驗數(shù)據(jù)得來的真實材料力學特性進行輸入，可以對新設(shè)計的車體進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，降低設(shè)計成本及設(shè)計周期；

(2)為軌道車輛的車體碰撞柱結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一套有效的理論分析過程，提高車體準靜態(tài)試驗的通過率。

附圖說明

圖1車體準靜態(tài)分析方法流程圖；

圖2車體準靜態(tài)分析載荷加載曲線；

圖3、圖4、圖5分別為準靜態(tài)試驗平臺主視圖、側(cè)視圖、俯視圖；

圖6準靜態(tài)試驗平臺加載塊仿真分析力-行程曲線；

圖7準靜態(tài)試驗平臺碰撞柱力-行程曲線的仿真分析與試驗值對比圖；