[發明專利]基于ASME標準車體準靜態分析設計優化方法

在審

• 申請號: 201810897352.X
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN109033668A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 王科飛;張春玉;王璐
• 申請（專利權）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所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

一種基于ASME標準車體準靜態分析設計優化方法，其特征在于包括下列步驟：建立車體有限元模型，設定單元類型、接觸關系、材料屬性，然后定義由基礎試驗數據得來的真實材料應力?應變曲線、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計算結果，依據計算結果進行分析判斷，如果滿足設計要求，分析結束，如果無法滿足設計要求返回第一步修改設計參數重新計算；本發明通過對新設計的車體三維模型進行有限元離散，再通過試驗數據得來的真實材料力學特性進行輸入，可以對新設計的車體進行結構優化，降低設計成本及設計周期；為軌道車輛的車體碰撞柱結構設計提供一套有效的理論分析過程，提高車體準靜態試驗的通過率。

技術領域

本發明涉及軌道交通車輛車體強度技術安全領域，具體涉及到一種車體準靜態分析設計優化方法。

背景技術

隨著中國城鐵列車進入北美市場，中國軌道交通企業需要設計出符合美國標準的地鐵車輛，以滿足北美市場的技術要求。美國法規要求地鐵車輛必須設計有足夠保護司機室及客室區的車體碰撞柱等端部結構，防止由于爬車或線路沖撞等事故威脅到客室區的安全，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。碰撞柱不得出現完全分離，并且與底架、車頂結構的連接都不得斷開。

國內地鐵車輛的設計主要應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計要求，因而沒有相應的設計分析指導。ASME RT-2-2014是美國最新發布的軌道車輛設計分析標準，波士頓項目也是最早執行該標準的項目。在上述背景下，本團隊需要創造性地研發出一種基于ASMERT-2-2014標準的車體準靜態分析設計優化方法，以滿足車輛設計要求。

發明內容

本發明的目的是按照ASME RT-2-2014標準，為車體端部碰撞柱的設計和優化提供一套全新的方法。基于該方法，能夠完成有限元分析和準靜態試驗，并對試驗與分析之間的相關性進行對比驗證，為車體端部碰撞柱結構設計提供可靠的理論支持及試驗依據。

為實現上述目的，本發明提供一種基于ASME標準車體準靜態分析設計優化方法，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，設定單元類型、接觸關系、材料屬性，然后定義由基礎試驗數據得來的真實材料應力-應變曲線、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計算結果，依據計算結果進行分析判斷，如果滿足設計要求，分析結束，如果無法滿足設計要求返回(101)步修改設計參數重新計算；

(104)車體準靜態分析設計優化結束。

本發明提出的車體準靜態分析設計優化方法，其積極效果如下：

(1)通過對新設計的車體三維模型進行有限元離散，再通過試驗數據得來的真實材料力學特性進行輸入，可以對新設計的車體進行結構優化，降低設計成本及設計周期；

(2)為軌道車輛的車體碰撞柱結構設計提供一套有效的理論分析過程，提高車體準靜態試驗的通過率。

附圖說明

圖1車體準靜態分析方法流程圖；

圖2車體準靜態分析載荷加載曲線；

圖3、圖4、圖5分別為準靜態試驗平臺主視圖、側視圖、俯視圖；

圖6準靜態試驗平臺加載塊仿真分析力-行程曲線；

圖7準靜態試驗平臺碰撞柱力-行程曲線的仿真分析與試驗值對比圖；