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中國(guó)南車(chē)集團(tuán)株洲車(chē)輛為廠(chǎng)適應(yīng)市場(chǎng)需求，研制了108t通用重載敞車(chē)。該車(chē)牽引5000t只需36輛車(chē)，牽引10000t只需72輛車(chē)，在不需要加長(zhǎng)站臺(tái)的情況下，增加了列車(chē)載重。
為了驗(yàn)證108t通用敞車(chē)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，中南大學(xué)高速列車(chē)研究中心利用大型通用軟件ANSYS對(duì)該車(chē)車(chē)體進(jìn)行了靜強(qiáng)度有限元分析，計(jì)算結(jié)果表明，車(chē)體強(qiáng)度、剛度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
該車(chē)車(chē)體為無(wú)下側(cè)梁的整體承載結(jié)構(gòu)，主要由底架、側(cè)墻、端墻、側(cè)開(kāi)門(mén)和下側(cè)門(mén)等組成。底架由中梁、枕梁、大橫梁、小橫梁、端梁及鋼地板等組焊而成。側(cè)墻由側(cè)墻板、上側(cè)梁、大側(cè)柱、小側(cè)柱、側(cè)墻橫帶、側(cè)墻端部橫帶、斜坡板等組成。端墻由端墻板、上端梁、端墻橫帶、角柱等組成。車(chē)體每側(cè)各設(shè)有2個(gè)側(cè)開(kāi)門(mén)、6個(gè)下側(cè)門(mén)。門(mén)孔尺寸分別為1836mmx1620mm和1250mmx954mm。模型的簡(jiǎn)化必須以能真實(shí)反映車(chē)體結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)特性為前提，這就要求每個(gè)單元與對(duì)應(yīng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)之間幾何類(lèi)型一致，而且要求單元傳遞運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特性相一致。根據(jù)這一要求，采用CAD軟件建立車(chē)體模型，對(duì)于過(guò)小圓角，以及非主要承載部件進(jìn)行了簡(jiǎn)化，然后導(dǎo)入ANSYS離散后形成有限元模型。另外由于該車(chē)車(chē)體結(jié)構(gòu)對(duì)于其縱向中央截面對(duì)稱(chēng)，利用結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)性準(zhǔn)則，靜態(tài)分析時(shí)取其1/2結(jié)構(gòu)模型，在對(duì)稱(chēng)面上施加對(duì)稱(chēng)約束。
敞車(chē)底板、側(cè)墻及端墻均為承受法向載荷的薄板構(gòu)件，車(chē)體各部分立柱和梁件是由薄板對(duì)焊起來(lái)的箱形結(jié)構(gòu)，因此采用Shell63彈性殼單元來(lái)離散。Shell63殼單元為4節(jié)點(diǎn)空間四變形結(jié)構(gòu)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有6個(gè)自由度，沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系X,Y,Z方向的平動(dòng)和沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系X,Y,Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，既具有彎曲能力又具有膜力，可以承受平面內(nèi)載荷和法向載荷。按照車(chē)體實(shí)際尺寸給各單元賦予不同厚度后，可以較準(zhǔn)確地模擬車(chē)體實(shí)際結(jié)構(gòu)。模型離散后，共有節(jié)點(diǎn)51120個(gè)；單元：52795個(gè)。
由于結(jié)構(gòu)為1/2模型，因此在對(duì)稱(chēng)面上施加對(duì)稱(chēng)約束。
108t敞車(chē)為3支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，一位心盤(pán)、二位旁承及三位旁承處為車(chē)體垂向承載位置，為準(zhǔn)確模擬轉(zhuǎn)向架剛度，避免人為造成應(yīng)力集中，在承載位置建立Matrix27彈性單元，剛度值取轉(zhuǎn)向架實(shí)際剛度。
為了確保車(chē)體結(jié)構(gòu)的可靠性，下面分別按文獻(xiàn)2種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析、考核。
1)按AARM-1001-97第IV章《設(shè)計(jì)》規(guī)定，基本載荷如下：
(1)自重：20t=196.2kN
(2)載重：108t=1059.5kN
(3)牽引載荷(拉)：350000磅=1558.8kN
(4)牽引載荷(壓)：350000磅=1558.8kN
(5)車(chē)端壓縮載荷：1000000磅=4453.7kN
(6)沖擊載荷：1250000磅=5567.2kN
(7)端墻縱向力：832.8kN
(8)橫向力：1.39N/mm
橫向力在垂向的分布是從地板面高度上的最大值均勻地減小至貨物頂面的零。
2)按TB/T1335規(guī)范，基本載荷如下：
垂向靜載荷：1256kN。
其中車(chē)體自重用材料比重按體積力計(jì)入，其余為垂向均布載荷。
縱向壓縮載荷：在后從板座作用2500kN的縱向壓縮載荷(工況一)。
在后從板座作用2800kN的縱向壓縮載荷(工況二)。
縱向拉伸載荷：在前從板座縱向作用2250kN的拉伸載荷。
扭轉(zhuǎn)載荷：在車(chē)體兩對(duì)角旁承位置處作用40kN.m的扭轉(zhuǎn)載荷。
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