[發(fā)明專利]一種高速動(dòng)車組用高強(qiáng)度車下設(shè)備艙的設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010918294.1
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN112182741B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何玲利;李國良;王利忠;張金
• 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: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F30/28;G06F111/10;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 長春眾益專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 22211
• 代理人: 余巖

1.一種高速動(dòng)車組用高強(qiáng)度車下設(shè)備艙的設(shè)計(jì)方法，所述的方法包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)高速動(dòng)車組車體及車下設(shè)備艙外形輪廓建立模型,進(jìn)行動(dòng)車組空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算,計(jì)算采用有限體積法離散雷諾平均的不可壓Navier-Stokes方程，求解方法采用壓力修正算法，網(wǎng)格技術(shù)采用了多塊對接技術(shù)，湍流模型采用低雷諾數(shù)的k-ε兩方程模型，對模型不同側(cè)風(fēng)明線空氣動(dòng)力學(xué)特性和隧道交會(huì)壓力波特性進(jìn)行數(shù)值模擬，通過動(dòng)車組空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算，優(yōu)化外形輪廓，得出設(shè)備艙最優(yōu)外形輪廓及設(shè)備艙距離軌面最低位置；

步驟2：建立模型采用數(shù)值計(jì)算的方法，對250km/h-350km/h的速度運(yùn)行時(shí)，明線交會(huì)、單車過隧道及隧道內(nèi)交會(huì)下的氣動(dòng)性能進(jìn)行了動(dòng)車組空氣動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算，得出車輛最高速度運(yùn)行狀態(tài)下設(shè)備艙各區(qū)域的氣動(dòng)載荷；

步驟3：建立設(shè)備艙有限元模型，利用HyperMesh軟件、Ansys軟件進(jìn)行有限元仿真分析，模型采用了板殼單元和實(shí)體單元模擬，螺栓采用梁單元模擬，計(jì)算工況包括EN12663標(biāo)準(zhǔn)中要求的相關(guān)工況，以及步驟2中動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬計(jì)算得出的氣動(dòng)載荷工況，通過仿真對設(shè)備艙進(jìn)行靜強(qiáng)度、疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算；

設(shè)備艙是由多種材質(zhì)組成，靜強(qiáng)度分析評估根據(jù)EN12663標(biāo)準(zhǔn)，屈服強(qiáng)度考核時(shí)安全系數(shù)取1.15，即計(jì)算結(jié)果中應(yīng)力值的1.15倍應(yīng)小于材料的屈服強(qiáng)度；

疲勞強(qiáng)度評估方法使用損傷累積法進(jìn)行疲勞評估，基于BS7608標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備艙鋼材部件及焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞評估；基于IIW-2008標(biāo)準(zhǔn)，對設(shè)備艙鋁材部件及焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞評估，應(yīng)力范圍小于許用應(yīng)力范圍的評估點(diǎn)的累積損傷不得大1，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，如超出評估值，則需優(yōu)化設(shè)備艙結(jié)構(gòu)，直至滿足標(biāo)準(zhǔn)要求；

步驟4：制作試驗(yàn)樣件進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)，驗(yàn)證動(dòng)力學(xué)性能，制作動(dòng)車組模型，進(jìn)行測力和測壓試驗(yàn)，模型內(nèi)部安裝測力天平進(jìn)行氣動(dòng)力和力矩的測量，由PXI系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)車組模型測力試驗(yàn)數(shù)據(jù)的采集，動(dòng)車組模型表面壓力的測量采用電子壓力掃描閥系統(tǒng)，模型表面測壓孔與車身表面平齊且法向垂直，測壓管在模型內(nèi)側(cè)的一端連接測壓軟管并與電子掃描閥相連，通過試驗(yàn)得出動(dòng)車組的氣動(dòng)特性，滿足動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)性能要求；

步驟5：為了對比設(shè)備艙計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的差異性，制作樣車進(jìn)行現(xiàn)車試驗(yàn)跟蹤測試，采用在設(shè)備艙典型位置布置壓力傳感器的方法進(jìn)行測試，試驗(yàn)數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)方式實(shí)時(shí)不間斷跟蹤采集，采集數(shù)據(jù)后進(jìn)行匯總分析，得出動(dòng)車組最高速運(yùn)行時(shí)設(shè)備艙各區(qū)域?qū)嶋H的氣動(dòng)載荷測試數(shù)據(jù)，與步驟2的計(jì)算值進(jìn)行對比；

步驟6：修正設(shè)備艙氣動(dòng)載荷數(shù)據(jù)，通過修正數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，對設(shè)備艙結(jié)構(gòu)再次優(yōu)化，優(yōu)化后結(jié)構(gòu)可投入批量生產(chǎn)的設(shè)備艙詳細(xì)設(shè)計(jì)。