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CRH3A型动车组塞拉门机构安装支架结构设计优化

更新时间：2009-03-28

列车运营时，运载客流量较大，开关门频率较高，车门受力大。因此，塞拉门作为乘客与车体的必经通道，其安全性是保证乘客安全的首要且最基本的条件，是影响列车安全正点运行的关键性因素。伴随着我国高速铁路事业的快速发展，车门的安全性更是衡量轨道车辆安全性的重要指标 [1-2]。

1 原塞拉门机构安装支架设计方案

CRH3A型动车组铝合金车体上，门口上部两侧焊接有塞拉门机构安装支架，一侧安装支架靠近车体中心侧，一侧靠近端墙侧。安装支架由安装板、连接底板及加强板组成。安装板与连接底板采用坡口焊接，加补强板焊接成一个整体安装支架，再通过连接底板与车顶及侧墙进行焊接。靠近端部的安装支架，在接缝处的区域为悬空状态，所以靠近端墙的安装支架部分为悬臂结构，如图1所示。

2 塞拉门机构安装支架设计优化方案

为避免塞拉门安装支架处的悬臂结构，现用另一个过渡连接板将车顶及侧墙与端墙之间的空隙连接上，过渡连接板两侧加工有坡口，采用坡口焊与车顶、侧墙及端墙连接。焊接后需要焊接门机构安装支架的区域现车焊后磨平。此结构经现场试制，较容易实现，且保证了关键焊缝的焊接成型质量。通过结构设计优化，改进了原方案中存在的悬臂支撑形式。改进后的结构如图2所示。

  

图1 原端墙侧塞拉门安装支架悬臂支撑 图2 优化后塞拉门安装支架现场实物图

3 优化后塞拉门机构安装支架有限元分析

3.1 计算工况

在车门开闭过程中，悬臂支撑安装支架承受冲击载荷，同时承受来自车体的纵向、横向和垂向加速度疲劳载荷。根据计算任务书，计算工况共9个，各载荷工况描述如表1所示。

 

表1 车体门机构安装支架静强度的计算工况

  

序号工况名称载荷施加方法1AW3+车钩座高度处纵向压缩工况①FEM质量以重力加速度形式施加；②设备质量施加设备悬挂处；③其余质量分布地板上；④纵向载荷作用于二位端车钩座处。2AW3+车钩座高度处纵向拉伸工况载荷施加方法同工况1。31．3倍超员工况(1．3×AW3)①FEM质量以重力加速度形式施加；②设备质量施加设备悬挂处；③其余质量分布地板上。41．3AW3+设备纵向冲击(正向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②纵向冲击载荷作用于4个门 板和门机构的质量点处。

(续表1)

  

序号工况名称载荷施加方法51．3AW3+设备纵向冲击(负向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②纵向冲击载荷作用于4个门 板和门机构的质量点处。61．3AW3+设备横向冲击(正向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②横向冲击载荷作用于4个门 板和门机构的质量点处。71．3AW3+设备横向冲击(负向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②横向冲击载荷作用于4个门 板和门机构的质量点处。81．3AW3+设备垂向冲击(正向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②额外垂向冲击载荷作用于4个 门板和门机构的质量点处。91．3AW3+设备垂向冲击(负向)工况①垂向载荷施加方法同工况3；②额外垂向冲击载荷作用于4个 门板和门机构的质量点处。

3.2 静强度分析结果

在各静强度计算工况的作用下，车体门机构安装支架的最大应力情况如表2所示。

 

表2 门机构安装支架静强度计算结果

  

工况发生位置计算应力/MPa材料许用应力/MPa1门机构安装支架与车体连接处焊缝26ENAW-6082T62552过渡连接板9ENAW-6082T62603门机构安装支架与车体连接处焊缝10ENAW-6082T62554门机构安装支架与车体连接处焊缝22ENAW-6082T62555门机构安装支架与车体连接处焊缝17ENAW-6082T62556门机构安装支架与车体连接处焊缝37ENAW-6082T62557门机构安装支架与车体连接处焊缝37ENAW-6082T62558门机构安装支架与车体连接处焊缝9ENAW-6082T62559门机构安装支架与车体连接处焊缝17ENAW-6082T6255

本文收集的42例腹部闭合性外伤患者，男性31例，女性11例，年龄在8岁～74岁。临床症状表现为：上腹部疼痛或全腹部疼痛，有的患者表现为腹膜炎征象，部分患者出现失血性休克，创伤性昏迷。42例患者均采用飞利浦64排128层CT行薄层扫描检查。采用多平面重建（MPR）技术及窗技术进行图像处理，进行观察分析。

  

图3 工况6下车体的Von.Mises应力云图

  

图4 工况7下车体的Von.Mises应力云图

4 车体疲劳强度分析

在疲劳计算工况的作用下，车体铝材部件的疲劳强度薄弱部位如表4所示。依据IIW—2008标准，铝材部件评估点的累积损伤如表5所示，表中应力单位为MPa。

其中，在工况6、工况7下门机构安装支架的应力最大为37 MPa，应力云图如图3、图4所示。

 

表3 车体门机构疲劳计算工况汇总

  

名称描述约束横向振动在垂向AW2载荷条件下，车辆能够承受107次横向振动加速度为±0．15g的循环载荷车体与转向架连接处施加垂向线位移约束，其中一侧再施加横向线位移约束。车钩座处施加纵向约束。牵引制动在AW2载荷条件下，从最大牵引加速度至最大制动减速度状态变化(±0．15g)，车辆应能承受107的交变载荷循环同上垂向振动在AW2载荷条件下，车辆能够承受107次垂向振动加速度为±0．15g的循环载荷同上

根据IIW—2008标准确定车体铝材部件母材和焊接接头各等级的许用应力范围及截止极限应力范围，应力范围小于许用应力范围的评估点的累积损伤不得大于1。根据EN 12663标准要求，CRH3A型动车组车体门机构疲劳计算工况共计3种，如表3所示(注：乘客载荷均平均分布到地板上)。

 

表4 3种计算工况作用下车体铝材部件疲劳薄弱部位的Δσ计算

  

计算工况位置编号位置描述焊接形式FAT等级Δσ计算/MPaΔσ许/MPa1A1门机构安装支架对接281．78816．42A2门机构安装支架对接282．88516．43A3门机构安装支架对接2812．38116．4

 

表5 车体铝材部件评估点的累积损伤

  

位置编号焊接形式FAT等级计算项目疲劳工况1疲劳工况2疲劳工况3A1对接28级应力范围/MPa1．787940．59048．21923损伤比000累积损伤0A2对接28级应力范围/MPa0．682792．88523．11212损伤比000累积损伤0A3对接28级应力范围/MPa0．267391．5674112．38052损伤比000累积损伤0

在3种疲劳载荷工况作用下，门机构安装支架最大主应力范围均小于它们的许用应力范围(对应的循环次数为107)。由于各疲劳载荷工况下的安装支架最大主应力范围同时也小于Δσ-N曲线的截止循环次数109对应的应力范围，所以，车体部件的疲劳累积损伤均为0。

5 结论

综上所述，车体门机构安装支架的有限元分析结果表明，优化后的安装支架静强度和疲劳强度满足设计要求，且能够使塞拉门更加安全可靠地运行。

水库塌岸影响因素主要有地形地貌、岩层结构和岩性、水的作用、波浪作用、沿岸流及冻融作用、水流冲刷及水库淤积等。

获得第二届“十杰”称号及提名奖作者的平均年龄是34岁，这一届“十杰”，出自国营照相馆的摄影师不到一半。相较于第一届，照相业圈外的人充实了人像摄影队伍，带来了清新的作品。参赛者中的许多人受过高等教育或美术专业训练，思路开阔，善于从其它艺术中吸收营养。

参考文献：

[1] 陈燕荣，肖友刚.高速列车空气动力学性能计算[J].铁道车辆，2009,47(1):14-16.

[2] 陈江红.车身结构及车内空腔流固耦合系统的模态分析[J].计算机辅助系统，2007,16(3):101-105.□

 
徐佳宁，李林，尹华
《轨道交通装备与技术》 2018年第02期
《轨道交通装备与技术》2018年第02期文献

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