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地铁不锈钢车体结构性能研究

作　者: 李培
导　师: 孙丽萍
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 地铁不锈钢车体有限元分析点焊
分类号: U271
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

城市交通拥挤日益严重已成为制约城市发展的瓶颈,急需找到一种快速便捷的交通工具来缓解城市交通压力,而地铁正是以其高速、正点、少污染、低能耗、安全、舒适等一系列优点,获得人们的青睐。然而“安全”是轨道交通永恒的主题,再加之地铁因其自身工作环境相对封闭、客流量大等因素,一旦发生事故将难以及时疏散客流,故保证车辆运行的安全性、可靠性一直是公众关注的焦点。为此本文针对地铁不锈钢车体进行深入的结构性能仿真研究。本文首先对国内外地铁车体的发展历程及目前状况作了简单介绍,分析比较几种常见的地铁车体,给出适合于我国城市轨道交通发展的地铁车体——不锈钢车体。并针对国内某型地铁不锈钢车体,在充分了解其主要技术参数、使用环境、受力特点的基础上,建立车体钢结构的有限元仿真模型。其中,如何有效的模拟焊点的点传力这一典型连接方式是仿真分析的关键。通过有限元仿真计算得到了该车体在规定工况下的应力与变形,并对各种工况下车体及车体关键部位的应力、变形分布进行了分析评价。仿真分析计算结果表明：地铁不锈钢车体应力分布合理,车体刚度亦满足标准要求,设计基本合理。仿真计算结果与车体静强度试验数据比较,结果显示二者基本吻合,证明车体有限元模型尤其是焊点模拟的正确性,这也为车体结构的进一步优化改进提供了参考依据。在此基础上,从模块化生产和易于生产制造的角度提出侧墙改进方案,综合考虑各方面因素提出了一种更为合理的设计方案。这为今后车体的设计、改进及维修等提供了一定的理论依据。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
绪论  9-12
第一章地铁车体发展历程及分类  12-17
  1.1 国内外地铁不锈钢车体的发展  12-14
    1.1.1 国外地铁不锈钢车体发展  12-13
    1.1.2 国内地铁不锈钢车体发展  13-14
  1.2 地铁车体分类  14-16
    1.2.1 按材料分类  14-16
    1.2.2 按车型分类  16
  本章小结  16-17
第二章结构仿真分析理论及相关软件简介  17-25
  2.1 有限元分析理论  17-20
  2.2 模态分析理论  20-21
  2.3 仿真软件简介  21-24
    2.3.1 I-DEAS软件介绍  21
    2.3.2 HyperMesh软件介绍  21-23
    2.3.3 ANSYS软件介绍  23
    2.3.4 ANSYS模态分析的一般过程  23-24
  本章小结  24-25
第三章地铁车体结构及有限元模型的建立  25-44
  3.1 地铁车辆主要技术参数  25
  3.2 车体材料特性及焊接特点  25-28
    3.2.1 车体材料特性  25-26
    3.2.2 车体材料焊接特点  26-28
  3.3 地铁车体结构简介  28-35
    3.3.1 底架结构  31-32
    3.3.2 侧墙结构  32-33
    3.3.3 车顶结构  33-35
    3.3.4 端墙结构  35
  3.4 地铁车体结构有限元网格的划分  35-40
    3.4.1 车体结构网格划分原则  35-38
    3.4.2 单元的选用  38-39
    3.4.3 车体有限元模型  39-40
  3.5 载荷工况及边界条件处理  40-43
    3.5.1 计算工况  40
    3.5.2 计算载荷及边界条件处理  40-43
  本章小结  43-44
第四章地铁不锈钢车体有限元仿真结果分析  44-60
  4.1 强度和刚度评定准则  44-45
    4.1.1 强度评定准则  44-45
    4.1.2 刚度评定准则  45
  4.2 地铁不锈钢车体结构静力分析  45-54
  4.3 仿真计算结果与试验数据的对比分析  54-56
    4.3.1 垂向位移比较  55
    4.3.2 应力比较  55-56
    4.3.3 数据对比分析  56
  4.4 模态分析  56-59
  本章小结  59-60
第五章侧墙结构局部优化  60-70
  5.1 侧墙结构改进  60-62
    5.1.1 侧墙结构改进思想的提出  60-61
    5.1.2 侧墙结构改进方案  61-62
  5.2 改进方案应力分析比较  62-69
  5.3 方案评价  69
  本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士学位期间发表的学术论文  73-74
致谢  74-75

地铁不锈钢车体结构性能研究

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