轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法技术

本发明专利技术提供了一种轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，确定材料许用值以及环境载荷因子，根据车体尺寸及材料参数建立虚拟模型；结合材料许用值，根据车体材料及结构建立整车级有限元模型进行初始的承载能力分析，根据承载能力分析结果，选择高承载复合材料结构区域作为关键区域；根据关键区域建立部件、组合件、典型结构件和元件级别的多层级子模型；根据车体虚拟模型各静强度载荷工况，采用截面力方法分别提取部件、组合件、典型结构件和元件试样的载荷边界条件，根据载荷边界条件，进行各自对应的试样试验；本发明专利技术解决了含复合材料承载结构的轨道交通车辆无可靠的强度验证方法的问题，在不进行整车破坏性试验的前提下对含复合材料结构的车体进行强度验证。验证。验证。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，特别涉及一种轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其他轨道交通复合材料结构可参考使用。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]复合材料替代金属材料减重效果良好，综合性能优异，因此，从内饰产品到非承载结构件再到次承载结构件和主承载结构件，越来越多的复合材料应用到轨道交通车辆上，但由于复合材料结构的强度验证有别于金属结构，目前的铁路标准是基于金属材料车体制定的，其中规定的载荷工况源自1930年代钢桥的旧载荷假设，对于金属车身，这些设计载荷情况被多年的铁路车辆生产和运营经验所证实。
[0004]但是，专利技术人发现，对于新的复合材料结构的轨道交通车辆，这些载荷假设是不够的，无法保证铁路车辆的运行安全，不能直接用来进行结构强度的设计和验证，而是要考虑额外的安全因素；复合材料独特的异质性与各向异性等性能特点以及结构成形与材料成形同时完成的工艺特点，复合材料结构的材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：包括以下过程：确定材料许用值以及环境载荷因子，根据车体尺寸及材料参数建立虚拟模型；结合材料许用值，根据车体材料及结构建立整车级有限元模型进行初始的承载能力分析，根据承载能力分析结果，选择高承载复合材料结构区域作为关键区域；根据关键区域建立部件、组合件、典型结构件和元件级别的多层级子模型；根据车体虚拟模型各静强度载荷工况，采用截面力方法提取元件级试样的载荷边界条件，根据元件级试样的载荷边界条件，进行元件级试样试验，并对元件级虚拟模型进行互验标定；根据车体虚拟模型各静强度载荷工况，采用截面力方法提取典型结构件的载荷边界条件，根据典型结构件的载荷边界条件进行典型结构件试验，并对虚拟模型进行互验标定；根据车体虚拟模型各静强度载荷工况，采用截面力方法提取组合件的载荷边界条件，根据组合件的载荷边界条件，进行组合件试验并对虚拟模型进行互验标定；分别采用极限载荷和限制载荷，根据车体虚拟模型各静强度载荷工况，采用截面力方法提取部件的载荷边界条件，采用限制载荷验证部件金属部分的强度是否满足要求，通过部件级子模型与部件试验的对比验证结构的传力形式及模型的准确度；采用考虑环境影响因子的极限载荷，验证部件复合材料结构部分的强度是否满足要求，通过部件级子模型与部件试验的对比，验证部件结构的传力形式、模型的准确度及部件复合材料静强度。2.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：对元件级试样，在考虑环境载荷因子补偿系数情况下，若极限载荷下物理试验发生破坏，则车体强度不满足要求，修正多层级子模型，进行元件级标准试验，确定各区域设计许用值。3.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：对典型结构件级试样，确定环境载荷因子，在考虑环境载荷因子补偿系数情况下，若极限载荷下物理试验发生破坏，则车体强度不满足要求，若极限载荷下物理试验未发生破坏就继续放大载荷至值破坏，初步确定无损伤设计值。4.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：对组合件级试样，确定环境载荷因子，在考虑环境载荷因子补偿系数情况下，若极限载荷下物理试验发生破坏，则车体强度不满足要求，若物理试验未发生破坏，则继续放大载荷至值破坏，得到修订设计值，作为该区域相应结构无第二类损伤第二设计值。5.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：截面力方法，包括：在整体虚拟模型中施加相应载荷，提取相应多层级虚拟模型的边界节点位移，按照节点位移情况施加等效边界条件。
6.如权利要求5所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：采用多层级虚拟模型的方法确定载荷，包括：在整体虚拟模型中施加相应载荷，提取相应层级模型的边界截面节点的力值及其综合截面力，按照节点力值及综合截面力包括力及弯矩施加相应载荷。7.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：静强度所用载荷采用对应车型类别的标准载荷，所述标准载荷均为限制载荷，当以限制载荷作为结构的外载荷时，采用不确定系数1.5或安全系数，当用极限载荷来规定受载情况时，不采用安全系数。8.如权利要求1所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：静强度验证的环境条件，包括：温度、湿度、环境腐蚀情况、自然老化情况以及遭受雷击情况。9.如权利要求8所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：车辆服役过程可能遇到的最高温度和最低温度的确定，包括：按车辆预定使用地区内的气候高温、加上日光曝晒引起的最大可能升温，确定气候引起的结构最高温度；按地面最低温度确定气候引起的结构最低温度。10.如权利要求8所述的轨道交通复合材料车体多层级虚实结合静强度验证方法，其特征在于：湿度的确定，包括：根据车辆设计使用寿命和预期使用环境，确定复合材料结构寿命...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯帅昌，史磊，赵英男，岳书静，尹高冲，王坤，
申请(专利权)人：中车成型科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：