提速客车车体轻量化研究

论文摘要

铁路运输的大提速对社会产生了良好的社会效益及巨大的经济效益,由于提速客车数量巨大,涉及面广,它的稍许改进,轻量化效果都将十分明显,因此,车体钢结构轻量化工作具有重大意义,有利于提高我国铁路客车的总体技术水平,有利于铁路客运经济效益的提高。本文根据现行25型提速硬卧车车体钢结构的结构特点,利用I-DEAS软件,建立了车体钢结构的力学模型。根据《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》（TB/T1335-1996）（以下简称《规范》）要求,分析了四种载荷工况下的强度和刚度,并对整车车体钢结构进行了有限元模态分析,计算了车体钢结构前八阶振型和振动频率。经过有限元分析计算,车体钢结构在强度方面除了波纹地板局部超出材料的许用应力外,其余部件的应力都没有超出所用材料的许用应力,有的还有较大的裕量;车体钢结构的刚度值,都大于《规范》所规定的值;车体钢结构的整体振动从第二阶开始,振动频率为14.77Hz。所以硬卧25型提速车无论从强度还是从刚度角度上讲,都有轻量化的空间。根据车体钢结构有限元分析结果,本次设计给出了五种优化方案,通过计算分析比较,确定了最终的优化设计方案,并通过了《客车车体静强度试验方法（TB1806-1986）》规定的试验。通过本文的工作,对25型提速车车体钢结构轻量化能够起到积极的作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 铁路客车的国内外研究发展状况
• 1.3 车体轻量化的意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 本章小结
• 第二章 基本理论和I-DEAS 软件介绍
• 2.1 有限元法
• 2.2 模态理论
• 2.3 I-DEAS 软件介绍
• 2.4 I-DEAS 有限元分析
• 2.4.1 I-DEAS 有限元分析的步骤
• 2.4.2 I-DEAS 有限元模态分析
• 本章小结
• 第三章 车体钢结构有限元分析
• 3.1 主要技术参数及车体钢结构特点
• 3.1.1 车辆主要技术参数
• 3.1.2 车体钢结构简介
• 3.2 25型提速硬卧车车体钢结构有限元强度分析
• 3.2.1 车体钢结构几何模型建立
• 3.2.2 网格划分
• 3.2.3 边界条件定义
• 3.2.4 车体有限元强度、刚度计算结果
• 3.3 车体钢结构有限元模态分析
• 本章小结
• 第四章 车体轻量化设计
• 4.1 车体轻量化研究方案
• 4.1.1 车体轻量化方案一
• 4.1.2 车体轻量化方案二
• 4.1.3 车体轻量化方案三
• 4.1.4 车体轻量化方案四
• 4.1.5 车体轻量化方案五
• 4.2 车体轻量化设计
• 4.2.1 底架轻量化的思路
• 4.2.2 侧墙轻量化的思路
• 4.2.3 车顶轻量化思路
• 4.2.4 外端墙轻量化思路
• 4.2.5 车体钢结构轻量化总结
• 4.3 车体钢结构优化计算结果
• 4.3.1 强度计算结果
• 4.3.2 刚度计算结果
• 4.3.3 结构的自振频率
• 4.4 静强度试验结果及模态试验结果
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢