一种信息显示窗几何模型的建立及受力分析方法与流程

本发明属于铁路
技术领域：
，具体地说，涉及一种信息显示窗几何模型的建立及受力分析方法。
背景技术：
：crh3列车的原型为德国铁路的ice-3列车(西门子velaro)，中国以引进西门子公司先进技术并吸收的方式，由中国北车唐山轨道客车在国内生产实现国产化。2004年8月，铁道部展开为用于中国铁路第六次大提速、时速200公里级别的第一轮高速动车组技术引进招标，结果西门子公司因提出高昂的转让技术、车辆造价费用而无法在第一轮招标获得任何订单。至2005年11月，中国铁道部与德国西门子在“以市场换技术”的原则下签订协议，西门子因而获得60列时速300公里的高速列车订单，总值6.69亿欧元，最终被定型为crh3c。随着世界经济的一体化发展，我国加大投资铁路动车系统开发力度，促进经济发展理跟上世果发展节拍，但从实况来看，因我国动车组运行时间相对较短，一些技术性问题依然存在，需要对crh3高速动车组信息显示窗的结构特性和材料属性进行进一步研究。技术实现要素：本发明的目的在于提出了一种信息显示窗几何模型的建立及受力分析方法。该方法针对crh3高速动车组信息显示窗的结构特性和材料属性，对信息显示窗建立几何模型和有限元分析模型；根据高速动车组的实际运行工况对信息显示窗分析模型定义工况约束条件，取最危险工况对信息显示窗粘接结构进行有限元分析，结合实际情况对信息显示窗进行受力分析。具体的研究内容包括：(1).针对crh3型高速动车组信息显示窗的结构特性和材料属性，对信息显示窗建立几何模型和有限元分析模型；(2).根据高速动车组的实际运行工况对信息显示窗分析模型定义工况约束条件，取最危险工况对信息显示窗粘接结构进行有限元分析，结合实际情况对信息显示窗进行受力分析。其技术方案如下：一种信息显示窗几何模型的建立及受力分析方法，包括以下步骤：步骤1、信息显示窗几何模型建立几何模型的建立依据企业提供的cad图纸，按照图纸标注尺寸进行建立。信息显示窗cad实体模型建立；步骤2、信息显示窗受力分析信息显示窗通过18个螺钉固定在车体骨架，经过对高速动车组车体结构和信息显示窗有限元分析计算，发现在考虑车体变形时信息显示窗粘接结构胶层应力要低于不考虑车体变形时的应力。因此忽略高速动车组车体变形对信息显示窗粘接结构的影响，取最危险工况单纯对信息显示窗粘接结构进行分析。进一步，信息显示窗有限元仿真模型采用六面体，八节点体单元划分网格，有限元模型包括：943252个节点，706000个实体单元。进一步，由于信息显示窗通过螺钉固定在车体上，因此，针对信息窗和车体接触部位施加固定约束边界条件。进一步，依照高速动车组运行过程中信息显示窗粘接结构的主要受力状况，高速动车组穿越隧道时，信息显示窗会受到垂直窗体向外的负压均布载荷。隧道工况定义参见en12663《铁路设施－铁路车辆车身的结构要求》的相关内容，遵循试验载荷引起的信息窗粘接胶层应力的大小与实际工作应力相符的原则。信息显示窗粘接结构按照en12663标准规定的工况和气动均布载荷进行计算，高速动车组隧道工况最危险的气动均布载荷为6000pa，对信息窗外部施加6000pa均布载荷。进一步，依据施加边界条件和作用气动均布载荷，计算获得信息显示窗粘接胶层隧道工况应力分布云图和信息显示窗粘接胶层隧道工况变形云图。本发明的有益效果为：本发明重点在于针对crh3高速动车组信息显示窗的结构特性和材料属性，对信息显示窗建立几何模型和有限元分析模型；根据高速动车组的实际运行工况对信息显示窗分析模型定义工况约束条件，取最危险工况对信息显示窗粘接结构进行有限元分析，结合实际情况对信息显示窗进行受力分析。具体的研究内容包括：(1).针对crh3型高速动车组信息显示窗的结构特性和材料属性，对信息显示窗建立几何模型和有限元分析模型；(2).根据高速动车组的实际运行工况对信息显示窗分析模型定义工况约束条件，取最危险工况对信息显示窗粘接结构进行有限元分析，结合实际情况对信息显示窗进行受力分析；附图说明图1是信息显示窗cad实体模型；图2是信息显示窗有限元仿真分析模型；图3是高速动车组信息显示窗隧道工况下的约束情况；图4是信息显示窗粘接胶层隧道工况应力分布云图；图5是信息显示窗粘接胶层隧道工况变形云图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细地说明。1材料参数信息显示窗材料特性参数如表1所示；主要计算载荷参数如表2所示。表1材料特性参数列表表2主要计算载荷参数列表序号名称气动均布载荷(pa)1隧道工况气动均布载荷60002停靠站工况气动均布载荷40002信息显示窗几何模型建立几何模型的建立依据企业提供的cad图纸，按照图纸标注尺寸进行建立。信息显示窗cad实体模型建立如图1所示。信息显示窗有限元仿真模型(实体单元尺寸约1.5mm)建立如图2所示。采用六面体，八节点体单元划分网格，有限元模型包括：943252个节点，706000个实体单元。3信息显示窗受力分析信息显示窗通过18个螺钉固定在车体骨架，经过对高速动车组车体结构和信息显示窗有限元分析计算，发现在考虑车体变形时信息显示窗粘接结构胶层应力要低于不考虑车体变形时的应力。因此忽略高速动车组车体变形对信息显示窗粘接结构的影响，取最危险工况单纯对信息显示窗粘接结构进行分析。武广高铁全长约1068.8公里，其中高铁站总数为16个，隧道237座178.858公里，占线路长度的18.5％。武广高铁线路中所过隧道数量远大于高铁站总数，在绘制信息显示窗交变载荷谱时，为了简化交变载荷加载流程，应遵循最有利于缩短试验周期的原则，可以将高速动车组停靠站工况时信息显示窗的负压载荷忽略。针对信息显示窗局部有限元分析时，只需考虑高速动车组穿越隧道工况时信息显示窗粘接结构的负压载荷变化。依照高速动车组运行过程中信息显示窗粘接结构的主要受力状况，高速动车组穿越隧道时，信息显示窗会受到垂直窗体向外的负压均布载荷。隧道工况定义参见en12663《铁路设施－铁路车辆车身的结构要求》的相关内容，遵循试验载荷引起的信息窗粘接胶层应力的大小与实际工作应力相符的原则。信息显示窗粘接结构按照en12663标准规定的工况和气动均布载荷进行计算，对信息显示窗建立有限元分析模型，高速动车组隧道工况最危险的气动均布载荷为6000pa。高速动车组信息显示窗隧道工况下的约束情况如图3所示，信息显示窗粘接胶层隧道工况应力分布云图如图4所示，信息显示窗粘接胶层隧道工况变形云图如图5所示。由信息显示窗粘接胶层隧道工况应力分布云图，可得粘接结构胶层最大应力σ为0.52mpa。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。当前第1页12