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中國南車集團(tuán)株洲車輛為廠適應(yīng)市場需求，研制了108t通用重載敞車。該車牽引5000t只需36輛車，牽引10000t只需72輛車，在不需要加長站臺的情況下，增加了列車載重。
為了驗(yàn)證108t通用敞車是否滿足設(shè)計(jì)要求，中南大學(xué)高速列車研究中心利用大型通用軟件ANSYS對該車車體進(jìn)行了靜強(qiáng)度有限元分析，計(jì)算結(jié)果表明，車體強(qiáng)度、剛度達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
該車車體為無下側(cè)梁的整體承載結(jié)構(gòu)，主要由底架、側(cè)墻、端墻、側(cè)開門和下側(cè)門等組成。底架由中梁、枕梁、大橫梁、小橫梁、端梁及鋼地板等組焊而成。側(cè)墻由側(cè)墻板、上側(cè)梁、大側(cè)柱、小側(cè)柱、側(cè)墻橫帶、側(cè)墻端部橫帶、斜坡板等組成。端墻由端墻板、上端梁、端墻橫帶、角柱等組成。車體每側(cè)各設(shè)有2個側(cè)開門、6個下側(cè)門。門孔尺寸分別為1836mmx1620mm和1250mmx954mm。模型的簡化必須以能真實(shí)反映車體結(jié)構(gòu)的主要力學(xué)特性為前提，這就要求每個單元與對應(yīng)的實(shí)際結(jié)構(gòu)之間幾何類型一致，而且要求單元傳遞運(yùn)動的力學(xué)特性相一致。根據(jù)這一要求，采用CAD軟件建立車體模型，對于過小圓角，以及非主要承載部件進(jìn)行了簡化，然后導(dǎo)入ANSYS離散后形成有限元模型。另外由于該車車體結(jié)構(gòu)對于其縱向中央截面對稱，利用結(jié)構(gòu)的對稱性準(zhǔn)則，靜態(tài)分析時(shí)取其1/2結(jié)構(gòu)模型，在對稱面上施加對稱約束。
敞車底板、側(cè)墻及端墻均為承受法向載荷的薄板構(gòu)件，車體各部分立柱和梁件是由薄板對焊起來的箱形結(jié)構(gòu)，因此采用Shell63彈性殼單元來離散。Shell63殼單元為4節(jié)點(diǎn)空間四變形結(jié)構(gòu)，每個節(jié)點(diǎn)具有6個自由度，沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系X,Y,Z方向的平動和沿節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系X,Y,Z軸的轉(zhuǎn)動，既具有彎曲能力又具有膜力，可以承受平面內(nèi)載荷和法向載荷。按照車體實(shí)際尺寸給各單元賦予不同厚度后，可以較準(zhǔn)確地模擬車體實(shí)際結(jié)構(gòu)。模型離散后，共有節(jié)點(diǎn)51120個；單元：52795個。
由于結(jié)構(gòu)為1/2模型，因此在對稱面上施加對稱約束。
108t敞車為3支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，一位心盤、二位旁承及三位旁承處為車體垂向承載位置，為準(zhǔn)確模擬轉(zhuǎn)向架剛度，避免人為造成應(yīng)力集中，在承載位置建立Matrix27彈性單元，剛度值取轉(zhuǎn)向架實(shí)際剛度。
為了確保車體結(jié)構(gòu)的可靠性，下面分別按文獻(xiàn)2種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析、考核。
1)按AARM-1001-97第IV章《設(shè)計(jì)》規(guī)定，基本載荷如下：
(1)自重：20t=196.2kN
(2)載重：108t=1059.5kN
(3)牽引載荷(拉)：350000磅=1558.8kN
(4)牽引載荷(壓)：350000磅=1558.8kN
(5)車端壓縮載荷：1000000磅=4453.7kN
(6)沖擊載荷：1250000磅=5567.2kN
(7)端墻縱向力：832.8kN
(8)橫向力：1.39N/mm
橫向力在垂向的分布是從地板面高度上的最大值均勻地減小至貨物頂面的零。
2)按TB/T1335規(guī)范，基本載荷如下：
垂向靜載荷：1256kN。
其中車體自重用材料比重按體積力計(jì)入，其余為垂向均布載荷。
縱向壓縮載荷：在后從板座作用2500kN的縱向壓縮載荷(工況一)。
在后從板座作用2800kN的縱向壓縮載荷(工況二)。
縱向拉伸載荷：在前從板座縱向作用2250kN的拉伸載荷。
扭轉(zhuǎn)載荷：在車體兩對角旁承位置處作用40kN.m的扭轉(zhuǎn)載荷。
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