車(chē)輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析(已修改)
2025-01-19 23:09 本頁(yè)面
【正文】 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 第八章 車(chē)輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 概 述 ? 結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 是車(chē)輛實(shí)現(xiàn)運(yùn)行高速、安全、耐久和可靠的保障 ? 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析內(nèi)容 ： 各種載荷及其組合 作用。 有效的技術(shù) 對(duì)給定結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度設(shè)計(jì)與分析。 ，對(duì)結(jié)構(gòu) 強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)估 的方法。 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 第一節(jié) 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展 1. 機(jī)械強(qiáng)度安全理論及其進(jìn)展 ? 靜強(qiáng)度破壞 發(fā)展材料強(qiáng)度理論，得出材料力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)等。 ? 強(qiáng)度理論特點(diǎn) ： （ 1）承受靜載荷作用； （ 2）材料性能均勻、各向同性、連續(xù)的； ? 安全系數(shù) 考慮結(jié)構(gòu)所用材料可能存在缺陷和其它不確定因素時(shí)，保證機(jī)械零件有足夠的安全儲(chǔ)備量。 ? 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 最大工作載荷下的工作應(yīng)力不超過(guò)制造零構(gòu)件的極限應(yīng)力。取值 n=1~10。 一、車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 ? 傳統(tǒng)的強(qiáng)度理論 不適用于含裂紋和缺陷材料及復(fù)合材料的零構(gòu)件；不適用于循環(huán)隨機(jī)載荷作用下的結(jié)構(gòu)。 ? 機(jī)械史表明 ：工程中絕大多數(shù)機(jī)械是在 動(dòng)載荷作用下工作 的，疲勞破壞普遍存在于各種機(jī)械中。 ? 現(xiàn)代機(jī)械強(qiáng)度理論 除傳統(tǒng)彈塑性理論，發(fā)展應(yīng)用動(dòng)強(qiáng)度理論、疲勞與斷裂理論以及材料非線(xiàn)性、幾何非線(xiàn)性和接觸非線(xiàn)性理論。 第一節(jié) 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展 一、車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 2. 軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析內(nèi)涵 ? 功能要求 （ 1）承受使用期間可能出現(xiàn)的各種載荷與變形，并具有良好的工作性能。 （ 2）在正常維修和保養(yǎng)條件下，具有足夠的使用耐久性。 （ 3）在偶然事件發(fā)生時(shí)（如脫軌、撞擊等），能保持必須的整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。 三點(diǎn)概括 ： “ 工作適應(yīng)性、使用耐久性和事故安全性 ” 。 ? 總體來(lái)說(shuō)， 軌道車(chē)輛的安全性 主要體現(xiàn) 性能安全和結(jié)構(gòu)安全。 ? 結(jié)構(gòu)安全 依靠強(qiáng)度設(shè)計(jì)保證。 第一節(jié) 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展 一、車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 ? 軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問(wèn)題： 1）結(jié)構(gòu)靜力破壞。 2）疲勞失效 3）結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性設(shè)計(jì)不良引起的共振。 4）意外事故引發(fā)的結(jié)構(gòu)失效。 ? 四個(gè)方面構(gòu)成了現(xiàn)代軌道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)所需的四種類(lèi)型 ① 靜強(qiáng)度（剛度）分析 ② 疲勞強(qiáng)度分析 ③ 模態(tài)分析 ④ 耐撞擊安全防護(hù)設(shè)計(jì)與分析 第一節(jié) 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展 一、車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)的內(nèi)涵 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 ? 軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)分析技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)隨著結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)不斷發(fā)展的歷程。 ? 傳統(tǒng)的工程結(jié)構(gòu)分析 在材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)基礎(chǔ)發(fā)展 。 ? 近三十年， 結(jié)構(gòu)有限元分析。 ? 近些年， 非線(xiàn)性有限元突破性進(jìn)展， ? 幾何非線(xiàn)性有限元 為薄殼結(jié)構(gòu)的大位移小應(yīng)變問(wèn)題和橡膠類(lèi)材料的大應(yīng)變問(wèn)題探索了解決方法。 ? 材料非線(xiàn)性問(wèn)題 ，結(jié)構(gòu)低周疲勞和蠕變問(wèn)題有限元，在高溫狀態(tài)，結(jié)構(gòu)的疲勞壽命估算。 ? 有限元軟件 美國(guó)國(guó)家航空與宇航局研制 NASTRAN軟件 ? 美國(guó) Swanson公司開(kāi)發(fā)的 ANSYS軟件以及 ABAQUS、 LSDINA等軟件。 第一節(jié) 車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)內(nèi)涵及其技術(shù)進(jìn)展 二、軌道車(chē)輛結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析技術(shù)的進(jìn)展 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 第二節(jié) 軌道車(chē)輛工作載荷 ? 載荷參考我國(guó) 《 鐵道車(chē)輛強(qiáng)度設(shè)計(jì)及試驗(yàn)鑒定規(guī)范 》 。 1. 垂直載荷 1） 車(chē)體自重 車(chē)體結(jié)構(gòu)的重量，及安裝于車(chē)體上其它零件、部 件和固定設(shè)備重量。 2） 車(chē)輛載重 對(duì)客車(chē)，乘員及行李重量；對(duì)貨車(chē)，貨物重量。 ? 在評(píng)定車(chē)體強(qiáng)度時(shí)， ? 旅客列車(chē)載重按 乘客重量 計(jì)算，載客人數(shù)按座席數(shù)，在考慮站立人數(shù)。 ? 貨車(chē) 載重按標(biāo)記載重，沿地板面積均布。 一、作用在車(chē)體上的載荷 （一）鐵道與城市軌道車(chē)輛的車(chē)體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 ? 鐵路客車(chē)載重 旅客、乘務(wù)人員的重量等，旅客及行李重量按車(chē)輛容納人數(shù)算。 ? 鐵道車(chē)輛強(qiáng)度規(guī)范規(guī)定，座車(chē)容納人數(shù)分兩種考慮 ： ? 長(zhǎng)途客車(chē) ，按 座位總數(shù) +50%超員計(jì)算 ，每一旅客及行李質(zhì)量之和 取 80kg。 ? 市郊客車(chē) ，按座位總數(shù)加站立人數(shù)計(jì)算，站立人數(shù) =7人 /平方米，每一旅客及行李質(zhì)量之和 取 65kg。 ? 臥車(chē) 容納人數(shù)按臥鋪總數(shù)計(jì)算，每一旅客及行李質(zhì)量之和取 90kg。 第二節(jié) 軌道車(chē)輛工作載荷 一、作用在車(chē)體上的載荷 （一）鐵道與城市軌道車(chē)輛的車(chē)體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 ? 城市軌道車(chē)輛 一般額定站立人數(shù)按每平方米地板自由面積站立 6人計(jì)， ? 超員定額可按 9人 /m2計(jì)算， ? 人均質(zhì)量計(jì)為 60kg。 第二節(jié) 軌道車(chē)輛工作載荷 一、作用在車(chē)體上的載荷 （一）鐵道與城市軌道車(chē)輛的車(chē)體載荷 北京交通大學(xué)海濱學(xué)院 3） 客車(chē)整備重量 指 設(shè)備的輔助重量 。內(nèi)燃動(dòng)車(chē)組燃油，客車(chē)
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