胡吉遠(yuǎn)

摘要：本文主要分析了國(guó)產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度控制分析，重點(diǎn)介紹了一種地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度分析方法，其具有提高對(duì)地鐵車鉤殼體受力分析效果，滿足地鐵車鉤殼體強(qiáng)度要求的效果。通過(guò)分析國(guó)產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強(qiáng)度控制方法，不斷推進(jìn)對(duì)地鐵殼體的承受壓載荷分析，以提高地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度。

關(guān)鍵詞：國(guó)產(chǎn)密接式;地鐵;車鉤殼體;強(qiáng)度控制

中圖分類號(hào)：U270.34?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?文章編號(hào)：1672-9129（2020）10-0084-01

1?地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度控制分析

結(jié)合現(xiàn)階段對(duì)于地鐵車鉤殼體強(qiáng)度的有限元分析結(jié)果，對(duì)強(qiáng)度控制的分析，主要是從網(wǎng)格劃分、邊界條件施加、運(yùn)算及后處理等三個(gè)階段來(lái)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，進(jìn)而給出地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)所能承載的負(fù)荷，使其可以滿足地鐵車鉤殼體的最大強(qiáng)度要求。主要的強(qiáng)度分析內(nèi)容如下：

1.1網(wǎng)格劃分。受到地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)的限制，各部分的厚度以及受力情況呈現(xiàn)出分布不均且差距較大的局面，而利用實(shí)體網(wǎng)格劃分的方式，可以解決這一不足。網(wǎng)格劃分可以從兩個(gè)角度展開(kāi)：（1）網(wǎng)格類型的選用。實(shí)體網(wǎng)格多采用拋物線四面體單元來(lái)劃分地鐵車鉤殼體的結(jié)構(gòu)，將其分為四個(gè)邊角節(jié)點(diǎn)、六條邊線以及對(duì)應(yīng)的六個(gè)中側(cè)節(jié)點(diǎn)。（2）關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)格細(xì)化。由于地鐵車鉤殼體存在一些關(guān)鍵的過(guò)度位置，在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，還需要對(duì)這一部分關(guān)鍵位置進(jìn)行細(xì)化，避免由于出現(xiàn)網(wǎng)格畸變而發(fā)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象。（3）網(wǎng)格劃分的結(jié)果。網(wǎng)格化分之后，普通的網(wǎng)格大小保持9mm，而經(jīng)過(guò)細(xì)化后的網(wǎng)絡(luò)規(guī)格保持在4mm，并需要經(jīng)過(guò)雅可比4點(diǎn)的網(wǎng)格檢驗(yàn)。

1.2邊界條件施加。對(duì)地鐵車鉤殼體的邊界條件施加核心在于測(cè)定殼體可以承受的縱向載荷，而縱向載荷又受到拉伸載荷和壓縮載荷的影響。施加邊界條件主要從三個(gè)角度展開(kāi)。

結(jié)合上圖，在殼體設(shè)計(jì)強(qiáng)度的分析上，一般設(shè)計(jì)強(qiáng)度的數(shù)值為890MPa，并以設(shè)計(jì)強(qiáng)度為準(zhǔn)來(lái)分析施加載荷。當(dāng)殼體經(jīng)過(guò)加熱處理之后，就需要在殼體表面進(jìn)行噴丸來(lái)強(qiáng)化結(jié)構(gòu);在分析施加載荷時(shí)，通常以620MPa作為殼體的應(yīng)力極限范圍，并針對(duì)殼體材料的不同，得出材料的彈性模量和泊松比。

對(duì)殼體拉伸載荷的分析要區(qū)分兩種情況，這主要是因?yàn)闅んw尾部是承受拉伸載荷的主要位置，而由于尾部位置圓錐面或殼體中心桿連接孔的載荷和約束情況，車鉤連掛之間極有可能有間隙存在，而導(dǎo)致出現(xiàn)不同的拉伸載荷邊界情況。第一個(gè)便捷條件是殼體的拉伸載荷施加，在殼體尾部圓柱面以及尾部斷面位置分別施加鉸接約束和固定約束，并在中心孔位置施加相應(yīng)的軸承載荷。第二個(gè)邊界條件是在中心孔固定的情況下，在殼體的尾部位置施加拉伸載荷。

對(duì)殼體壓縮載荷的邊界條件施加，也是根據(jù)位置不同而進(jìn)行區(qū)分。殼體壓縮載荷的受力和約束位置集中在殼體的前面板以及尾部端面兩個(gè)部位。同時(shí)，基于車鉤連掛間隙的存在，在分析邊界條件時(shí)，對(duì)殼體的前面板施加壓縮載荷，并固定尾部端面;或者在殼體前面板施加約束條件，在尾部端面施加壓縮載荷。

1.3運(yùn)算及后處理。結(jié)合對(duì)殼體結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格劃分以及邊界條件施加，在分析地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度結(jié)果時(shí)，是按照不同位置的強(qiáng)度極限來(lái)進(jìn)行分析。

地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度結(jié)果可以從四個(gè)位置進(jìn)行考慮：第一，殼體中心孔的拉伸載荷。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，這部分的強(qiáng)度結(jié)果最大應(yīng)力可以高達(dá)583MPa，強(qiáng)度極限值可以達(dá)到620MPa，并滿足了強(qiáng)度的要求。其二，在殼體圓錐面的拉伸載荷分析上，是基于車鉤連掛的間隙考慮，在確保中心孔位置內(nèi)部零部件的緊密性基礎(chǔ)上，最大應(yīng)力可達(dá)到569MPa，并滿足了對(duì)該部分的強(qiáng)度要求。第三，殼體前面板的壓縮載荷分析，通常是在進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí)，就考慮到受力區(qū)域的劃分。經(jīng)過(guò)強(qiáng)度計(jì)算，最大應(yīng)力可達(dá)576MPa，達(dá)到了強(qiáng)度要求。第四，尾部壓縮載荷強(qiáng)度的計(jì)算發(fā)現(xiàn)，最大應(yīng)力可以達(dá)598MPa，仍然滿足了該部分的強(qiáng)度要求。

2?地鐵車鉤殼體強(qiáng)度控制的思考

結(jié)合上文對(duì)地鐵車鉤殼體的強(qiáng)度分析，對(duì)于強(qiáng)度控制的研究主要是通過(guò)構(gòu)建地鐵車鉤殼體三維實(shí)地模型的方法，分析國(guó)產(chǎn)密接式的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、鑄造樣式，從而進(jìn)行不同位置的劃分，便于分析各個(gè)位置的受力情況和最大應(yīng)力，從而基于強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果來(lái)分析不同位置區(qū)域應(yīng)用的強(qiáng)度并判斷其是否能夠滿足整體的強(qiáng)度要求。而受到國(guó)產(chǎn)密接式地鐵車鉤應(yīng)用情況的影響，其平常的載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)設(shè)計(jì)的載荷設(shè)計(jì)情況，但可能在循環(huán)載荷的作用下而導(dǎo)致殼體產(chǎn)生疲勞損毀，在這種應(yīng)用模式下，對(duì)車鉤強(qiáng)度的分析，則是從其車鉤殼體的屈服極限出發(fā)，判斷殼體發(fā)生斷裂時(shí)所能夠承受的最大強(qiáng)度。

3?總結(jié)

綜上所述，分析國(guó)產(chǎn)密接式地鐵車鉤殼體強(qiáng)度控制方法，是利用有限元分析法來(lái)構(gòu)建三維實(shí)體模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)地鐵車鉤殼體結(jié)構(gòu)的應(yīng)力和強(qiáng)度分析。雖然經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算可以得出準(zhǔn)確的強(qiáng)度數(shù)值，但在應(yīng)用地鐵車鉤時(shí)，仍然要考慮到殼體各構(gòu)件強(qiáng)度的一致性而進(jìn)行分析，從而全面掌握強(qiáng)度控制的方法。

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