CRH3型动车组中间车车体结构强度分析

CRH3型动车铝合金车体结构优化设计
邢清桂;黄金凤
【期刊名称】《产业与科技论坛》
【年(卷),期】2015(000)019
【摘要】本文以CRH3型动车组中间车车体作为研究对象，利用相关有限元分析软件对中间车车体建立有限元模型，对车体在纵向压缩、拉伸、垂直载荷、气动及合成载荷工况作用下的强度、刚度进行校核，并且为车体结构的改进及优化提供依据。

最后，对车体的局部结构进行尺寸及强度优化设计，以使得优化后的结果能够更好地满足列车使用条件。

【总页数】2页(P65-65,66)
【作者】邢清桂;黄金凤
【作者单位】河北机车技师学院;华北理工大学机械工程学院
【正文语种】中文
【相关文献】
1.CRH3型动车组铝合金车体总组成焊接系统 [J], 李永军;孙丙河
2.铝合金型材在CRH3型动车组车体中的应用 [J], 郑文波;刘东军;田新莉
3.CRH3型动车组中间车车体结构强度分析 [J], 郭春丽;齐淑萍
4.CRH3型动车组中间车车体结构强度分析 [J], 郭春丽;齐淑萍
5.CRH3型动车组司机控制器牵引手柄优化设计 [J], 李卿;张正平;宋新勇
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`高寒地区列车车体隔热系数计算方法汇总一、车体结构根据资料查询，我国列车分为普速列车、快速列车系列、高速列车（CRH）系列。

现取CRH380BL予以说明列车结构。

由CRH380B经由需求而改制性能的型号。

在查询相关资料后，我们将车体传热的部分划分为以下部位：（车头部位不予传热考虑）（CRH3系列中间车车体结构分析图）分析部位即：端墙、侧墙、底架、车顶1.1车顶车顶结构：车顶结构由大型中空铝合金拼焊而成，把车顶组装成一个单元，在安装完大型车内设备后，再与其他车体构架焊在一起；车顶端部设加强结构，它由横梁、纵梁、盖板等构成。

1.2侧墙侧墙：由大型中空铝合金拼焊而成，在型材内侧有T型槽或L型导轨，用来安装内装件或设备；附件的生根方式有粘接、铆焊和焊接等；其铆接的吊码与侧墙之间有塑料垫板，具有减震的功能。

侧墙上有开口，用于固定车床、车门柱、车门安装托架等也是侧墙的一部分。

1.3端墙端墙：主要由四部分组成：门框、角柱、端墙板和端墙附件组成。

端墙用防寒材需要一种具有良好性能的耐火矿物防寒材（岩棉）。

在车顶横梁下焊接内端墙，其与端部车顶、底架通过台部分形成整体承载框架结构，增加整车刚度。

1.4底梁底粱：主要由支持车体重量和转向架相接的枕梁；传达前后方向里的侧梁、端梁、中梁；支持客室设备和乘客等并吊装地板下机械部分的横梁几大部分组成。

一、车体各部分传热系数计算考虑到高寒地区气温较低，需考虑温度对材料传热系数的影响，详见附表一。

将不同部位视作多层平壁进行计算式中：为车体内侧换热系数，；为车体隔热壁中某层材料的厚度，m；为车体隔热壁中材料的导热系数，;为车体外侧换热系数，。

对静止列车，参照相关标准，内表面换热系数取，外表面换热系数取16。

参考车体各部分材料见附表二，部分材料传热系数见附表三。

门窗结构较为简单，K值可通过实验测得。

如由于现有条件不满足实验测量，可按单层平壁进行计算。

三、车厢整体的传热系数计算3.1视为一维非稳态，忽略冷热桥的作用计算Re，判断其是否为重力起作用的有限空间自然对流，从而决定是否采用boussinesq假设进行计算，忽略P变化引起的密度变化，只考虑温度变化引起的密度变化。

CRH3CRH3CRH3,全称：China Railway Highspeed 3，动车组为4动4拖8辆编组，采用电力牵引交流传动方式，由2个牵引单元组成，每个牵引单元按两动一拖构成。

动车组具有良好的气动外形，其载客速度为350KM\H，最高试验速度为 404KM\H。

两端为司机室，列车正常运行时由前端司机室操纵。

两列动车组可以联挂运行，自动解编。

CRH3动车组设置一等座车一辆、二等座车6辆和一辆带厨房的二等座车。

一等车厢座席采取2＋2布置，二等车车厢座席采取2＋3布置，除带厨房的二等座车采用固定座椅外，其余车型均采用了可旋转座椅，全车定员557人。

2004年10月中国国家主席胡锦涛访问德国期间，与西门子公司签订了60辆加阔版ICE3列车的合同，作为中国高速铁路（CRH）的运营车型，合同价值约6亿7000万欧元。

合同约定少量列车由德国直接出口至中国，大部分列车由中国北车集团唐山轨道客车有限责任公司在中国组装，并改名为CRH3型和谐号列车。

CRH3动车组是在德国西门子ICE 3/ VelaroE成功开发的基础上，适应中国的客运需求进行适应性优化设计而来的，它继承了ICE 3/ VelaroE高速电动车组的高新技术，并根据技术的发展趋势进行了改进。

技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成，司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。

车体的强度按EN12663进行设计。

防火安全性按DIN5510和EN45545设计，火灾发生后，可以80km/h的速度运行10分钟的要求，车体、电气柜和重要电缆、外端门、重要电缆和系统的防护、材料选择等都采用特殊的设计。

转向架采用经过实践验证、性能优良的SF500转向架。

为适应车体的加宽和速度的要求，仅对枕梁、减振器、弹簧参数、传动比等进行了适应性的改变和优化。

牵引系统与Velaro E动车组基本相同，牵引功率相同为8800kw,牵引部件分散配置在6辆车上。

CRH3动车组车体结构优化设计研究的开题报告
一、研究背景
现代高速铁路交通的需求日益增长，高速动车组作为高速铁路客运主力车辆，其车体结构设计对于提升列车运行速度、乘坐舒适度、降低噪音和能耗等方面具有重要意义。

CRH3型动车组是我国高速铁路建设项目中的主力车型之一，其车体结构设计已经经过多次优化，但仍有一些问题需要深入研究和改进。

二、研究目的
本研究旨在通过对CRH3型动车组车体结构进行优化设计，提高其运行速度、减小能耗、降低噪音和提升乘坐舒适度。

三、研究内容
1. 对CRH3型动车组现有的车体结构进行分析和评估，找出其存在的问题和局限性；
2. 参考国内外高速动车组的设计经验和优化技术，提出针对CRH3型动车组车体结构的优化设计方案；
3. 通过数值模拟和实验验证，比较新设计方案和现有方案的性能和效果，确定最佳方案；
4. 根据最佳方案，进一步优化和改进设计方案。

四、研究方法
1. 参考文献法：查阅国内外相关文献和资料，了解现有高速动车组车体优化设计的研究进展和成果；
2. 分析法：对CRH3型动车组车体结构进行分析和评估，找出其存在的问题和局限性；
3. 计算机辅助工具法：使用计算机软件对CRH3型动车组车体结构进行数值模拟，比较不同设计方案的性能和效果；
4. 实验法：通过实验验证，检验新设计方案的可行性和有效性。

五、预期成果
本研究将提出一套优化的CRH3型动车组车体结构设计方案，并得出相应的优化效果和性能分析结果。

该研究将为CRH3型动车组和其他高速动车组的车体结构的优化设计提供有益的参考。

CRH3型动车组中间车车体结构强度分析郭春丽1,齐淑萍2(1.河北理工大学机械学院,河北唐山 063009)(2.唐山机车车辆厂高级技校,河北唐山 063030)摘要:在充分了解分析CRH3铝合金中间车车体结构和材料力学性能的基础上,采用有限元分析软件ANSYS建立车体有限元模型,参照相应规范,对车体在垂直载荷、纵向压缩、拉伸、气动及合成载荷工况作用下的强度和刚度进行校核,并为铝合金车体结构的改进和优化设计提供依据。

得出结论:车体强度、刚度满足要求。

此外还对铝合金设计中应注意的问题提出了有价值的建议。

关键词:铝合金车体结构;有限元分析;载荷中图分类号:TH12 文献标识码:A 文章编号:1672-1616(2010)13-0047-04有限元法是将连续的物体离散化,分解为由有限个单元组成的模型,即进行网格划分,进行离散化模型求数值解[1]。

笔者采用有限元分析软件ANSYS建立了车体有限元模型。

ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件,可广泛用于核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程等一般工业及科学研究,它具有多物理场解析、非线性计算、耦合场的分析、设计优化以及开放性等特点[2]。

1 CRH3动车组车体结构的主要技术特点CRH3车体采用大型挤压中空铝型材焊接而成,司机室采用弯曲铝型材梁和板状铝型材作蒙皮的焊接结构。

底架、侧墙和车顶采用大型空心截面的挤压铝型材,中空挤压型材的长度可达车体全长。

车体承载结构是由底架、侧墙、车顶、端墙以及设备舱组成的一个整体。

中间车的三维图和铝合金车体结构图分别如图1和图2所示。

CRH3动车组主要技术参数见表1。

车体主要组成部分的特点如下。

底架:主要由2大部分组成 底架前端和地板。

它们通过连接梁、连接板相连,连接梁为型材,连接板可以调整宽度,保证车体长度。

图1中间车的三维图图2 铝合金车体结构图表1 CRH3动车组主要技术参数参数名称参数值车辆长度中间车24825mm,端车25860mm车体宽度3265mm轴重17t车体自重约11t最高运行速度350km/h侧墙:在型材内侧有T型槽或L型导轨,用来安装内装件或设备。

CRH3动车组铝合金车体强度研究作者：杨翠芝张庆刚来源：《科学与财富》2016年第16期摘要：本文主要介绍了CRH3铝合金车体的结构特点，通过静强度计算和静强度试验，验证了CRH3铝合金车体能够满足EN12663车体结构及要求，从而保证了CRH3铝合金车体的安全性、可靠性和舒适性。

关键词：铝合金车体；结构；强度一、概述铝合金车体经过了近50年的发展，先后经历了板梁结构铝合金车体、板梁和型材混合结构铝合金车体、筒型大型中空铝型材结构铝合金车体3个阶段发展过程。

CRH3高速动车组的车体承载结构采用车体全长的大型中空铝合金型材组焊而成，为筒型整体承载结构。

本文对车体进行强度分析，通过静强度计算和试验，验证了CRH3铝合金车体能够满足EN12663车体结构及要求。

二、铝合金车体介绍车体采用铝合金车体，由13种铝合金挤压型材纵向焊接而成一个整体承载筒形结构。

提供所需的承载功能，包括自重、载重和整备载荷。

所用的铝合金型材为6xxx和5xxx系列轻型铝合金，符合EN 573、EN 755和EN485系列标准。

铝合金材料需具有强度高、焊接性好、挤压加工性能好等特性。

车体结构的设计使用寿命为20年。

车体是由底架、侧墙、车顶、端墙组成为一个整体，对于头车还设有司机室。

由于变压器车（TC02/07）与其它车相比，重量最大，且变压器用螺栓吊装在车体的底架边梁下，吊装部件重量最大；在其它方面，TC02/07 与中间车具有相同性（高顶、端门、空调单元的开口、底架前端等）。

平顶是最大平顶，附件最多，因此本文选取TC02车为具体分析对象，依据EN 12663标准，利用I-DEAS软件对铝合金车体进行分析，对其在各种工况下车体的强度进行分析计算，绘制车体结构的变形图，进行应力分析，确定高应力区所在位置。

对铝合金车体进行有限元分析为车体结构改进及后续的优化将提供可靠的依据，进行振动模态分析，并通过静强度试验来验证强度计算和车体结构的设计合理性。