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专利名称：一种钣金插入式连接扣位结构专利类型：实用新型专利
发明人：黄辉岸,张志松,黄紫贝
申请号：CN202122199078.9
申请日：20210911
公开号：CN215634166U
公开日：
20220125
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种钣金插入式连接扣位结构，包括：第一钣金本体设有第一通孔，向下延伸有第一延伸体，第一延伸体下端延伸有卡扣，卡扣与第一延伸体之间设有第一缺口；第二钣金本体顶部设有扣位通孔、第二通孔，当卡扣穿过扣位通孔后将卡扣一端向一侧弯折可实现第一钣金本体与第二钣金本体连接在一起，第二钣金本体向下延伸有第二延伸体，第二延伸体下端延伸有连接体，连接体一侧设有连接缺口；采用上述技术方案，通过在第一钣金本体上设置卡扣、第二钣金本体上设置供卡扣穿过的扣位通孔，当卡扣穿过扣位通孔后将其一端向一侧弯折就能实现第一钣金本体与第二钣金本体连接，相比钣金件之间采用螺钉连接或焊接而言，连接简单，效率较高。
申请人：美迪斯智能装备有限公司
地址：528400 广东省中山市南朗镇华南现代中医药城茂南路4号一号楼
国籍：CN
代理机构：广东科信启帆知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：吴少东
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0 引言随着我国经济的高速发展，各种超大型建筑的数量越来越多，结构越来越复杂，对设计的可靠性和准确性提出了更高的要求。
为了提高建筑结构设计的合理性和经济性，梁弢[1]提出了通过技术优化的方式来提高建筑结构设计水平。
对于结构专业而言，依靠计算机来辅助提高设计水平则是一个不错的选择，其可以通过庞大的计算能力节省大量的时间，还能帮助设计师全面地分析问题。
有限元分析方法就是利用计算机进行结构分析的理论基础。
所谓有限元方法就是把一个比较复杂的结构构件离散化为多个简单的细小单元再求解的方法。
结构被离散为多个单元后，各个单元的物理量（位移、应力、应变等）就可以通过单元的几何关系和物理关系等建立起相应的方程，然后通过各个离散单元节点之间的相互关系可以将各个单元联系起来，依此将离散的多个单元整合起来就可以得到整个结构的位移、应力及应变分布，最后根据结构的边界条件，就可以对结构进行求解。
这个计算过程比较复杂，但是计算机庞大的计算能力可以帮助研究人员实现。
童亿力[2]等通过有限元分析探讨了配筋率、混凝土强度、纵筋屈服强度、是否设置柱帽和抗冲切钢筋等因素对板柱节点抗冲切承载力和破坏模式的影响，并总结了影响规律。
李浩[3]等通过有限元软件建立了全框支厚板转换多塔结构模型，并以此进行了七度罕遇地震弹塑性分析，并引入小波包信号能量损伤评估的方法对该结构体系在大震作用下的损伤发展进行了评估。
刘海杨[4]等使用ABAQUS 软件对变电站钢结构进行耐火性能模拟，对比分析了不同火灾场景下的结构温度分布、位移响应和耐火极限时间，最后研究了不同防火保护层厚度、不同工况下变电站钢结构的温度分布和耐火性能。
从以上可以看出，有限元分析方法已经在建筑结构设计与研究中有了广泛的应用，本文将在他们的基础上以有限元分析板柱结构受力特征以及验证车辆段盖板转换层可靠性两个案例具体介绍有限元的使用过程、优势及应用场景。
1 基于有限元分析板柱结构的受力特征图1所示为某地铁车辆段检修平台，可以看到该结构设计时通过中间拉梁，两边悬挑来实现结构功能。
毕业设计（论文）题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：***学号：***********指导教师：***2016年3月29日北京交通运输学院毕业论文任务书题目：城市轨道交通车辆转向架结构分析适合专业：城市轨道交通车辆指导教师：提交日期年月日专业：城市轨道交通车辆班级：11转车2501学生姓名：于景逵学号：14279141024中文摘要北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
转向架分为两种结构相似的动车转向架和拖车转向架，均为无摇枕结构。
转向架构架采用钢板焊接H 型结构，其横梁采用无缝钢管结构。
两种转向架均采用弹性轴箱定位装置，整体自密封双列圆柱滚子轴承，有效直径为φ540mm 的组合式空气弹簧，“Z”字型中央牵引装置，自动高度调整阀，差压阀，横向油压减振器，踏面制动单元,装有降噪阻尼器的整体辗钢车轮,接地装置等。
动车转向架装有牵引电动机、一级减速齿轮传动装置和联轴节等。
拖车转向架构架横梁没有牵引电机悬挂座和齿轮减速箱吊杆座。
进行空气弹簧及其管路的气密性试验。
在空气弹簧工作高的条件下，两侧空气弹簧及附加气室同时充入500 kPa 压力空气，保压15min，压力下降不大于25kPa，同时用肥皂水检查各管路及空气弹簧座平面不得有泄漏。
TI天线安装在水平安装梁上，水平梁的弹性设计可以有效抵消转向架构架端梁在各种模态下产生的扭曲变形量。
1 TI天线安装完成后需调平；2 TI 天线、接近传感器均采用齿调方式进行高度调节，避免螺栓受剪，每个齿的高度为5mm，TI 天线螺栓安装面距轨面高度321±3mm，接近传感器底面距轨面高度115±3mm。
目录第一章转向架 (1)1.1概述 (2)1.1.1转向架的互换性 (3)第二章转向架的结构 (4)2.1转向架的构架 (5)2.2轴承 (6)第一章转向架1．1 概述北京地铁大兴线车辆装用的转向架为技术先进、可靠、结构简单、维护量小、轻量化的成熟产品。
1静力学分析概述机械设备在工业及人们生产生活中的应用日益广泛[1]，支架不作为机构运动中的关键运动件，但起到支撑和传递力的作用[2]，其性能的下降往往容易被忽视，但却对机器的整体性能产生很大的影响。
如机器人的本体支撑架，或是驱动单元支撑架，由于长期受力导致的变形或局部缺陷往往会引发一系列的设备故障，因此对于支架的仿真分析非常必要。
本次研究采用基于有限元仿真分析的Ansys软件[3，4]，对不同形式的支架受力情况进行参数化研究。
基于有限元静力学分析的思路已相对成熟，其仿真结果具有较高的参考意义。
本次研究为对机械结构的设计、设备受力分析及故障诊断提供一定的依据。
仿真它是使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，该影响是在项目仿真项目整体的层次上表示的。
现如今随着我国的军事以及科学技术的突飞猛进的发展，仿真也越来越有受到重视，它已成为各种复杂系统研制工作的一种必不可少的手段，尤其是在航空航天领域，仿真技术也是飞行器和卫星运载工具研制必不可少的手段，可以取得很高的经济效益。
在研制、鉴定和定型全过程都必须全面地应用先进的仿真技术。
否则，任何新型的、先进的飞行器和运载工具的研制都将是不可能的。
2仿真分析方法对于支架的力学仿真分析，可以通过机械建模软件建立之间的三维模型，然后在AnsysWorkbench中基于有限元分析理论进行仿真分析和求解计算。
2.1机械建模软件Solidworks Solidworks创建了有限元分析所需的三维立体模型,其采用基于特征的建模方式，常见的特征包括拉伸，旋转，镜像，阵列及扫描放样等。
Solidwork用来机械建模有三大模块，可以绘制零件并且将零件装配，绘制相应的工程图[5]。
在零件建模中，通过特征的组合实现对特定结构尺寸的模型建立，在装配体模式中，通过不同的配合形式将零件体装配，配合的本质是限制相应零件的自由度，从而实现装配。
对非标零件进行加工生产时需要绘制工程图，Solidworks的工程图绘制模块可以直接生成各视角的视图并进行标注，对关键尺寸标注公差，并进行表面精度要求[6]和技术要求的书写，对于热处理形式，材料选择以及圆角处理等工艺要求均可在工程图中进行标注。
第16卷第3期精密成形工程2024年3月JOURNAL OF NETSHAPE FORMING ENGINEERING123铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究颜子钦1a，赵鹏1a，朱玉德2，阳光1b，王瀚鹏1b，徐勇3，崔晓辉1b,2*（1.中南大学 a.机电工程学院 b.轻合金研究院，长沙 410083；2.恩普赛技术有限公司，湖北襄阳 441021；3.中国科学院金属研究所，沈阳 110016）摘要：目的解决室温条件下因铝合金塑性流动不均而导致的零件开裂和尺寸偏差等问题。
方法利用高速冲击提高材料成形极限以及流体均匀载荷精确控形的优势，提出了电磁冲击液压工艺并实现了铝合金阵列结构零件的成形，采用实验手段研究了放电电压和放电次数对零件贴模精度和厚度分布的影响。
结果随着放电电压的增大，零件的成形深度增大。
在单次放电8 kV下，板料最大成形深度达到模具深度的97%，连续3次放电8 kV后，零件通道填充率达到89.7%。
建立了与物理实验模型一致的电磁-流体-结构的多物理场耦合仿真模型，发现冲击液体对板料施加的瞬态压强超过200 MPa，板料最大变形速度达到40.5 m/s。
模拟得到的板料变形轮廓与实验结果一致，证明了多物理场耦合仿真模型的准确性。
结论电磁冲击液压成形是一种新型的高速成形方法，能够实现铝合金阵列微结构零件的精确制造，为提高复杂薄壁难变形构件的成形性能和精度提供了新的技术手段。
关键词：电磁冲击液压；阵列微结构；高速率成形；多物理场耦合仿真；流固耦合DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.03.012中图分类号：TG391 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)03-0123-08Experimental Study on Electromagnetic Impact Hydraulic Forming ofAluminum Alloy Sheet Array Micro-structure PartsYAN Ziqin1a, ZHAO Peng1a, ZHU Yude2, YANG Guang1b, WANG Hanpeng1b, XU Yong3, CUI Xiaohui1b,2*(1.a. College of Mechanical and Electrical Engineering, b. Light Alloy research Institute, Central South University, Changsha410083, China; 2. EMPuls Technology Co., Ltd., Hubei Xiangyang 441021, China; 3. Institute of Metal Research,Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China)ABSTRACT: The work aims to solve the problems such as cracks and dimensional deviations caused by uneven plastic flow of aluminum alloy material at room temperature. Using the advantages of high speed impact to improve the forming limit of mate-rials and precise shape control of uniform fluid load, an electromagnetic impact hydraulic technology was put forward and the forming of aluminum alloy array structure parts was realized. The effects of discharge voltage and discharge times on the accu-racy and thickness distribution of the parts were studied through experiments. With the increase of discharge voltage, the form-ing depth of the part increased. Under discharge voltage of 8 kV, the maximum forming depth of sheet reached 97% of the die收稿日期：2024-01-08Received：2024-01-08基金项目：国家自然科学基金（52275394）；中南大学高性能复杂制造国家重点实验室项目（ZZYJKT2020-02）Fund：The National Natural Science Foundation of China (52275394)；The Project of State Key Laboratory of High Performance Complex Manufacturing, Central South University (ZZYJKT2020-02)引文格式：颜子钦，赵鹏，朱玉德, 等. 铝合金板阵列微结构零件电磁冲击液压成形研究[J]. 精密成形工程, 2024, 16(3): 123-130. YAN Ziqin, ZHAO Peng, ZHU Yude, et al. Experimental Study on Electromagnetic Impact Hydraulic Forming of Aluminum Alloy Sheet Array Micro-structure Parts[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(3): 123-130.*通信作者（Corresponding author）124精密成形工程 2024年3月depth, and the filling rate of parts channel reached 89.7% after three consecutive discharges of 8 kV. A multi-physical coupling simulation model of electromagnetic-fluid-structure was established, which was consistent with the physical experiment model.It was found that the transient pressure exerted by the impact liquid on the plate exceeded 200 MPa, and the maximum sheet de-formation velocity reached 40.5 m/s. The deformation profile of sheet obtained by simulation was consistent with the experi-mental results, which proved the accuracy of the multi-physics coupling simulation model. Electromagnetic impact hydraulic forming is a new high-speed forming method, which can realize the precise manufacturing of aluminum alloy array mi-cro-structure parts, and provide a new technical means to improve the formability and accuracy of complex thin-wall refractory components.KEY WORDS: electromagnetic impact hydraulic forming; micro array-structure; high speed impact forming; multi-physics coupling simulation; fluid-structure interaction铝合金具有较高的比强度和较好的耐腐蚀性，它制成的阵列微结构零件被广泛应用于交通运输行业[1]。
南京铁道职业技术学院毕业论文题目：城轨车辆辅助逆变器及车载蓄电池常见故障分析毕业设计（论文）中文摘要目录1 引言 (1)2 地铁电动列车辅助逆变系统概述 (1)2.1 辅助逆变系统的组成 (1)2.2 辅助逆变器模块的结构组成及其特点 (1)3 辅助逆变器内部控制与功能特点 (5)3.1 辅助逆变器的内部控制 (5)3.2 辅助逆变器的功能特点 (7)4 辅助逆变器的常见故障与故障原因分析 (7)4.1 辅助逆变器的故障表现 (7)4.2 辅助逆变器的故障原因分析 (7)5 车载蓄电池的简介及故障处理 (8)5.1 车载蓄电池的简介 (8)5.2 车载蓄电池的故障处理 (8)5 结语 (10)6 致谢 (11)7 参考文献 (12)1 引言城市轨道交通具有运能大、能耗低、污染少、速度快、安全准点等优点，随着社会改革开放的深入、国民经济的发展以及城镇化的演变，城市的路面交通的压力越来越大，环境的污染也越来越严重，故而城轨交通深受人民群众的欢迎同时也是城市轨道交通的快速建设期。
城轨列车是城市轨道交通的运输工具也是城轨交通的重要载体，在正线运营中要确保城轨列车的正常工作，行车目的就是将乘客安全、快速、舒适的运送到目的地。
然而辅助供电系统是实现列车控制的重要系统，它为除去牵引电机以外的所有车载设备供电，其中单单涉及为乘客提高舒适性和方便的就有：通风机、电加热器、客室照明、乘客导乘信息系统、客室空调通风系统等。
2 地铁电动列车辅助逆变系统概述现在的地铁列车一般在每节车厢都安装辅助逆变器，就以上海地铁的AC01型电动列车为例。
2.1 辅助逆变系统的组成辅助逆变系统的组成如下图1所示，从左往右其组成部分为：输入的电流和电压检测模块、直流侧电容模块、放电电阻模块、过电压保护模块、辅助逆变器模块以及最后的输出电流检测模块。
大致上辅助逆变系统是由这6个部分组成的，其中最主要的工作元件是辅助逆变器模块，它由6个可关断的开关管和6个可续流的二极管组成；过压保护模块有一个全控型开关管、两个二极管和四个电阻构成；其余几个模块的组成就较为简单的多了，但这不代表他们的作用不大。
基于OptiStruct的电池支架形貌优化崔保石长安汽车北京研究院，北京 100081摘要：本文采用有限元法对电池支架进行形貌优化设计。
电池支架模型采用二维单元划分，利用刚性单元Rbe2模拟电池支架中螺栓连接，能提供较高的计算精度。
本文是基于形貌优化技术设计加强筋布置，根据形貌优化分析结果重新设计电池支架加强筋后，支架总成的一阶固有频率增加了45%，改善效果明显。
分析结果表明通过形貌优化方法可以准确的得到加强筋的布置方案，为支架加强筋的布置提供了新的方法。
关键词：有限元形貌优化加强筋电池支架1 概述支架的主要作用是将其支撑件安装的特定位置，因此支架需要有足够的支撑强度，汽车上的支架除了静强度要求外还有固有频率方面的要求，以避免与其它零部件发生共振。
支架零件多采用钣金件结构，在钣金平面上通过冲压加强筋来增加支架支撑强度的方法以被广泛使用，但是根据支架的安装位置不同，加强筋的布置也不相同，本文根据汽车上电池支架的实际工况，结合形貌优化设计方法研究支架加强筋的布置方案。
目前在支架的设计开发中已普遍采用有限元软件分析支架的强度及固有频率, 但是对每一设计方案都需要进行一次CAE分析, 工程师只能根据前一次的分析结果及设计经验来改进设计, 设计过程是设计-分析- 改进- 再分析的往复过程，效率较低，且由于受开发周期中时间节点的限制，这样的最终设计方案不一定是最优的。
整个设计流程如图1所示。
Altair公司的优化分析软件OptiStruct提供的形貌优化（Topography Optimization）功能是一种面向薄壁结构和钣金件的概念设计技术。
形貌优化具体操作流程为：（1）确定需要起筋的区域、筋的最大高度、宽度和起筋的角度等参数；（2）根据设计要求设定优化目标；（3）设定约束条件。
通过上述步骤就可以使OptiStruct软件自动优化迭代计算得出最佳的加强筋布局。
整个分析流程如图2所示。
- 1 -图1 传统支架设计流程图2 基于形貌优化的支架设计流程对比图1、2可知，传统支架设计流程中主要时间都集中在改善加强筋的布置上，需要设计工程师有丰富的经验，基于形貌优化的支架设计流程可以通过形貌优化技术完成加强筋的布置，而且通过形貌优化设计加强筋布置优化方案通常是最优化设计方案，如果仍不能满足性能要求，则表示通过布置加强筋的方案不能满足设计要求，需要更改最初设计。
图2 整体应力分布
科学与信息化2021年3月中 55
图3 主横梁应力分布
计算结果表明：蓄电池箱整体最大应力集中在主横梁框架最端部的支架上，为365MPa，低于该处材料QSTE500TM的最大许用应力500MPa。
主横梁的最大应力集中处为主横梁的中间横梁与纵梁连接处，为166MPa，低于该处材料QSTE500TM的最大许用应力500MPa。
上箱体最大应力集中处为端部与主横梁
（上接第54页）
电动机故障智能诊断系统，将其捕获的电动机运转数据信息，传输至既定的电动机故障数据库中，然后对数据信息进行分析整合、比对匹配，进而得出精确性的故障原因、故障部位、维修方案等信息。
值得注意的是，电动机故障智能诊断系统不适用于新型电动机故障诊断，因其智慧化系统数据库中对新型电动机运行参数、运行经验等存在数据收录不全面等客观问题，所以其应用在新型电动机故障的诊断中，常会因数据比对不匹配、不全面的原因，导致故障诊断出现缺失、偏差的现象，不利于电动机故障维修工作的准确性、指向性开展[4]。
3 电动机的维护检修措施
降低电动机故障的发生频次、提升电动机的运转质量，需要注重电动机的检修养护工作。
电动机的运转性能及其稳定性，受环境因素的影响较大，因此应保障电动机设备的使用环境处于干燥、通风的状态，并确保电动机设备表面的干净、设备进风排风处无纤维、尘土等异物阻挡。
还要注重电动机及运转过程中内部润滑油的质量，要及时对其进行更换，并且要先将电动机构件处的原有润滑油清理干净后，再仔细清洗相关构件，在此基础上再使用新的润滑油，保障润滑油最佳应用效用，避免其使用不当或变质引发电动机及轴承过热的情况。
当。
0引言近年来，随着我国轨道车辆的迅速发展，大量轨道车辆的投入使用，列车通常需配备水箱来满足乘客的用水需求。
轨道车辆上使用的水箱规格较大且载水量大，对箱体的结构设计既需考虑箱体自身的结构强度又需考虑内部液体对箱体的冲击强度。
轨道列车在高速运行时有减速、加速、线路不平顺和通过曲线等工况，这些工况都会导致箱体内液体晃动，从而引起箱体的变形和振动。
对于液体晃动的研究，国外Plipchuk V.N [1]使用单摆模型研究了自由液面的晃动现象。
Aykyildiz [2]采用了有限差分法分析了矩形舱内液体晃动对舱体的冲击压力变化。
国内对轨道车辆带液体的箱体研究主要有罗超勇[3]将车体与水箱耦合进行了系统动力学仿真，研究了高速动车组水箱设备液固耦合振动分析。
李明高[4]对动车组的吊装水箱进行强度分析，其主要是基于Ansys Workbench 对动车组吊装水箱的联接螺栓、滑块、C 型槽进行强度校核。
大部分传统的箱体流固耦合分析使用的是CFD 法，因CFD 法的计算量较大且对边界条件有较高的敏感性，计算需要高性能的计算机及大量的计算时间。
但CEL 法计算量相对较小且对于流体流动的微观细节有较好的仿真描述能力。
本文建立了箱体有限元模型，使用CEL 法模拟流固耦合冲击，计算分析箱体静强度、疲劳及冲击强度，对箱体结构设计提出参考建议。
1模型结构箱体尺寸：长2100mm ，宽1080mm ，高550mm ，设计可容纳液体1130L 。
箱体材料为SUS 301L-HT ，材料屈服强度为685MPa ，抗拉强度为930MPa ，焊缝疲劳强度为40MPa 。
2有限元模型箱体有限元模型主要采用ABAQUS 软件中的壳单元（S4）对主体结构进行了模拟，单元尺寸20mm ，局部细化。
有限元模型如图1所示。
2.1加载及约束静强度及疲劳工况计算时约束10个吊座，冲击工况需在10个吊座处施加冲击加速度。
依据Q/CR 580、EN12663标准要求和IEC61373中1类A 级冲击标准要求，制定如下计算载荷和工况。
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检验点和必要的强制检验点。
4.3 制造现场的6S管理
6S管理的目的是有效利用工作空间，提高工作效率，提升员工素养，消除差错事故，让员工拥有安全、舒畅的工作环境，更好的塑造、提升企业形象。
6S管理的整理、整顿、清扫、清洁，可以剔除生产现场的无用物品，很大程度上规避了多余物的产生源头，因此，企业要做好多余物的预防与控制，首先应做好6S管理工作。
4.4 生产过程多余物的预防与控制
生产过程多余物的预防与控制主要包括，生产现场、准备工作、各工序、检验控制等的多余物管控，具体措施举例：
1)生产人员应按规定着装，且不得携带与工作无关的物品。
2)生产区域应在适宜位置设置多余物回收容器。
3)装配件实行定额发放。
4)生产工具产生多余物的及时清理。
5)电气装配过程中的机械作业，多余物清理过程严禁使用压缩空气。
6)连接器灌封前应对灌封部位进行清洁处理和多余物检查。
7)为确保小零件不遗留在产品内部成为多余物，每完成一项装配应及时清理现场，清点小零件的数量。
8)机加工完成盲孔、盲螺孔的钻孔、攻丝后，应用压缩空气彻底清除残留在孔内的油液。
4.5 产品调试与试验过程多余物的预防与控制
产品在调试及试验阶段，也是容易导致产生多余物、多余物遗留产品内的环节，具体控制措施举例：
1)调试搭焊时应防止焊料飞溅，并及时检查、清理。
2)印制电
路板组装件插入、取出整机时，应及时清除摩擦产生的多余物。
3)产品调试完后，有关人员应对产品进行多余物检查及处理措施。
4)试验现场和试验环境应实行6S管理，保持整洁，无多余物。
5)试验过程中，一般应避免打开产品。
必须打开时，应预先制定多余物预防和控制措施。
4.6 其他过程的多余物的预防与控制
产品在包装、运输、贮存阶段应制定相应的多余物预防与控制措施。
如包装前应对待装产品、包装袋、包装箱进行检查，确保无多余物；必要时产品的运输和贮存应使用包装箱，并将其绑扎固定在箱内，防止摩擦碰撞产生多余物；不可以叠放的产品应严禁叠放，以免相互碰撞与摩擦，以免产生多余物。
产品使用过程如果可能产生多余物，易受外来多余物危害，应在产品使用说明书予以明确，确保产品在使用阶段免受多余物危害。
结束语：多余物是威胁产品质量、影响产品性能的危险源，其产生源头涉及产品研制以及后续使用的全过程，多余物的预防与控制措施也应覆盖本文描述所有环节。
近年来，多余物引发的质量案例层出不穷，其危害程度触目惊心，因此，结合产业实际，制定科学合理、行之有效的多余物预防与控制措施势在必行。
作者简介：高中来（1983—），男，大专学历，助理工程师，主要研究方向为产品生产管理。
以铁路列车某钣金结构蓄电池箱为研究对象，利用pro/E建立三维模型，计算采用HyperMesh进行前处理，应用分析软件ANSYS进行静力学计算分析，得出箱体的变形和应力集中点，对其进行优化，减小变形量，提高安全性能，该结果为以后蓄电池箱的结构优化设计提供参考。
铁路列车用蓄电池箱是列车上提供能源的重要装置之一，是列车紧急供电的核心装置，一旦出现故障，将影响整个列车的供电系统。
蓄电池箱通过顶部吊钩安装在车体底部主横梁上，通过M10螺栓连接，由于列车在铁路运行过程中，蓄电池箱会受到横向、纵向和垂向的冲击振动。
因此对箱体结构进行静力学分析就显得尤为重要，其结果可为后期同类产品的结构优化设计提供依据（EN12663-1:2010《铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆》）。
1 蓄电池箱结构介绍及材质标准
电池箱外形尺寸长1044mm、宽400mm、高405mm。
箱中电池总重约88kg。
蓄电池箱在电池安装完毕后，重心应该位于其几
一种钣金结构铁路列车蓄电池箱静力学有限元分析
唐山华达总公司 王 倩 唐山市三川钢铁机械制造有限公司 王佳利 唐山华达总公司 张 崇
何中心处。
该铁路列车蓄电池箱采用不同厚度的钢板折弯焊接而成（TB/T 1979-2014《铁路车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》），其中吊耳采用8mm厚的耐候钢板折弯而成，外箱及框架板采用2mm厚的耐候钢板折弯而成。
箱体内部安装有熔断器和安装电池的抽屉等其他零部件。
电池箱安装在车厢底部，属于车下悬挂件，其几何结构见图1。
蓄电池箱整体采用耐候钢材料，材质厚度≤2.5mm 的牌号为Q310NQL2，厚度＞2.5mm 的牌号为Q345NQR2。
依据标准EN12663，参考材料标准TB/T 1979-2014《铁路车辆用耐大气腐蚀钢订货技术条件》，安全系数S取1.15。
屈服强度，具体参见表1。
表1 蓄电池箱体材料许用应力表
材质编号屈服强度（MPa）许用应力（MPa）
使用部位Q310NQL2310270箱体Q345NQR2
345
300
吊耳及吊耳梁
2 有限元分析
2.1 三维模型的建立
DOI:10.19353/ki.dzsj.2019.04.030
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利用pro/E软件绘制出三维模型，同时为了便于建立高质量的有限元模型，需对一些零部件结构进行简化，去掉模型中对结构无影响的零部件如锁具，绑线杆等。
将简化后的三维模型导入到有限
元分析软件ANSYS中，建立有限元模型。
图1 电池箱箱体几何图
2.2 网格划分
依据标准EN12663-1:2010《铁路设施-铁路车辆车身的结构要求 第1部分:机车和客运车辆》（以下简称EN12663），对该钣金结
构蓄电池箱进行静强度分析，为电池箱的安全性提供理论依据。
图2 整体有限元模型
计算采用HyperMesh进行前处理，应用分析软件ANSYS进行计算。
模型采用的是壳体单元，电池组采用质量单元并由刚性元悬挂于箱体上，整体有限元模型如图2所示。
蓄电池箱体结构规模为280860个单元和280809个节点。
质量单元施加在电池安装的几何中心处，蓄电池箱吊耳安装面处施加约束。
2.3 载荷工况及应力
按照标准EN12663的要求，在有限元计算中将表2中加速度载荷进行组合，表3为其组合工况及计算应力结果列表。
表2 加速度载荷列表
要求
限制值在车辆横向上（X）±1 g 根据EN12663 车辆分类P-II
其中g=9810mm/s2
在纵向上（Z）±3 g
在垂向上（Y）
(1±c)*g
在车端时c＝2 在车中部时直线下降到0.5
表3 组合工况列表工况名称
载荷
许用应力（MPa）最大计算应力（MPa）X向（横向）Y向（垂向）Z向（纵向）工况1+1g +3g +3g 270112.3工况2-1g +3g +3g 270118.4工况3+1g +3g -3g 270105.3工况4-1g +3g -3g 270115.4工况5+1g -1g +3g 27071.3工况6-1g -1g +3g 27061.2工况7+1g -1g -3g 27066.3工况8
-1g
-1g
-3g
270
65.5
3 计算结果分析
图3 应力云图
根据各个组合工况的作用计算箱体的静强度，由表3可以看出，蓄电池箱箱体在各个载荷工况作用下的最大应力出现在底板与后梁焊接处（详见应力云图3），最大应力值为118.4MPa（工况2），小于材料的许用应力270MPa，满足强度设计要求。
因此，该种钣金结构蓄电池箱的强度设计合理。
