[发明专利]基于ASME标准车体准静态分析设计优化方法

说明书

一种基于ASME标准车体准静态分析设计优化方法，其特征在于包括下列步骤：建立车体有限元模型，设定单元类型、接触关系、材料属性，然后定义由基础试验数据得来的真实材料应力‑应变曲线、加载曲线、并定义输出信息；输出计算文件提交LS‑DYNA平台计算；读取LS‑DYNA计算结果，依据计算结果进行分析判断，如果满足设计要求，分析结束，如果无法满足设计要求返回第一步修改设计参数重新计算；本发明通过对新设计的车体三维模型进行有限元离散，再通过试验数据得来的真实材料力学特性进行输入，可以对新设计的车体进行结构优化，降低设计成本及设计周期；为轨道车辆的车体碰撞柱结构设计提供一套有效的理论分析过程，提高车体准静态试验的通过率。

技术领域

本发明涉及轨道交通车辆车体强度技术安全领域，具体涉及到一种车体准静态分析设计优化方法。

背景技术

随着中国城铁列车进入北美市场，中国轨道交通企业需要设计出符合美国标准的地铁车辆，以满足北美市场的技术要求。美国法规要求地铁车辆必须设计有足够保护司机室及客室区的车体碰撞柱等端部结构，防止由于爬车或线路冲撞等事故威胁到客室区的安全，最大限度保护乘客安全。波士顿地铁项目采用美国ASME RT-2-2014标准，标准中要求对车体单个碰撞柱施加足够大的纵向剪切载荷，加载处位于端梁上平面457mm处。当车体碰撞柱产生塑性变形之后，将载荷卸载时，碰撞柱中段截面的纵向变形至少要达到其纵向长度的三分之一。碰撞柱不得出现完全分离，并且与底架、车顶结构的连接都不得断开。

国内地铁车辆的设计主要应用欧洲标准和日本标准。欧洲标准和日本标准都并未对车体碰撞柱提出设计要求，因而没有相应的设计分析指导。ASME RT-2-2014是美国最新发布的轨道车辆设计分析标准，波士顿项目也是最早执行该标准的项目。在上述背景下，本团队需要创造性地研发出一种基于ASMERT-2-2014标准的车体准静态分析设计优化方法，以满足车辆设计要求。

发明内容

本发明的目的是按照ASME RT-2-2014标准，为车体端部碰撞柱的设计和优化提供一套全新的方法。基于该方法，能够完成有限元分析和准静态试验，并对试验与分析之间的相关性进行对比验证，为车体端部碰撞柱结构设计提供可靠的理论支持及试验依据。

为实现上述目的，本发明提供一种基于ASME标准车体准静态分析设计优化方法，其特征在于包括下列步骤：

(101)利用HYPERMESH软件建立车体有限元模型，设定单元类型、接触关系、材料属性，然后定义由基础试验数据得来的真实材料应力-应变曲线、加载曲线、并定义输出信息；

(102)输出计算文件提交LS-DYNA平台计算；

(103)读取LS-DYNA计算结果，依据计算结果进行分析判断，如果满足设计要求，分析结束，如果无法满足设计要求返回(101)步修改设计参数重新计算；

(104)车体准静态分析设计优化结束。

本发明提出的车体准静态分析设计优化方法，其积极效果如下：

(1)通过对新设计的车体三维模型进行有限元离散，再通过试验数据得来的真实材料力学特性进行输入，可以对新设计的车体进行结构优化，降低设计成本及设计周期；

(2)为轨道车辆的车体碰撞柱结构设计提供一套有效的理论分析过程，提高车体准静态试验的通过率。

附图说明

图1车体准静态分析方法流程图；

图2车体准静态分析载荷加载曲线；

图3、图4、图5分别为准静态试验平台主视图、侧视图、俯视图；

图6准静态试验平台加载块仿真分析力-行程曲线；

图7准静态试验平台碰撞柱力-行程曲线的仿真分析与试验值对比图；