列車空調(diào)箱體疲勞強(qiáng)度分析

曹立達(dá)

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 鐵道車輛學(xué)院，吉林 吉林 132000）

空調(diào)箱體作為列車的重要組成部分，隨列車運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到大量振動(dòng)，空調(diào)箱體處于長(zhǎng)期的振動(dòng)載荷作用下，會(huì)對(duì)其結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞。因此，需要對(duì)空調(diào)箱體進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析，判斷能否滿足結(jié)構(gòu)的疲勞強(qiáng)度要求。

1 基本算法簡(jiǎn)介

對(duì)空調(diào)箱體進(jìn)行疲勞強(qiáng)度分析，根據(jù)BS7608-1993標(biāo)準(zhǔn)[1]提供的S-N曲線，對(duì)于不同的連接方式，疲勞壽命的循環(huán)次數(shù)N與應(yīng)力幅Sr都有以下關(guān)系：

基于Sr-N曲線參數(shù)，所有材料都滿足下式：

從而可以將公式簡(jiǎn)化如下：

由于空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)的連接方式都是點(diǎn)焊，所以在對(duì)空調(diào)機(jī)組進(jìn)行疲勞強(qiáng)度計(jì)算的過(guò)程中選用G類Sr-N曲線為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)以G類為連接方式的結(jié)構(gòu)的循環(huán)次數(shù)達(dá)到107時(shí)，其許用應(yīng)力幅值Sr為29Mpa。

在載荷工況下的應(yīng)力幅Sr計(jì)算方法如下[2]：

式中Str為空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)計(jì)算頂面結(jié)果的應(yīng)力幅，Sbr為空調(diào)箱體結(jié)構(gòu)計(jì)算底面結(jié)果的應(yīng)力幅。

2 空調(diào)箱體的疲勞強(qiáng)度分析

2.1 有限元模型的建立

在Hypermesh仿真軟件中建立有限元模型，空調(diào)箱體內(nèi)部的壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器等主要設(shè)備以添加集中質(zhì)量方式模擬。該空調(diào)箱體的材料為SUS404型號(hào)的鋼材，選用殼單元Shell181模擬，彈性模量為E=2.06e11pa，泊松比為μ=0.3，密度為7.85g/cm3，建立有限元模型[3]。

2.2 載荷及約束

空調(diào)箱體所承受的疲勞載荷主要來(lái)自車輛運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)之間的牽引和制動(dòng)。根據(jù)歐洲ERRI標(biāo)準(zhǔn)[4]規(guī)范，動(dòng)車空調(diào)箱體在運(yùn)行過(guò)程中所承受的疲勞載荷工況如表1所示：

表1 疲勞載荷工況

位移約束空調(diào)箱體與車體之間聯(lián)接的8個(gè)M10 的螺栓，約束為 x=0，y=0，z=0。

2.3 空調(diào)箱體的疲勞強(qiáng)度分析

通過(guò)ANSYS分析軟件對(duì)空調(diào)箱體進(jìn)行分析計(jì)算，空調(diào)箱體疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果如表2所示：

表2 計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)疲勞強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果所示，三種疲勞載荷工況下的應(yīng)力幅值均小于許用應(yīng)力幅，滿足空調(diào)箱體的疲勞強(qiáng)度要求。