吕志东 曾介心

（中铁工程机械研究设计院有限公司，湖北 武汉 430061）

1 概述

轨道车辆在线路上运行时会有三个方向的加速度对车辆设备产生影响，根据标准EN12663的要求，电池箱结构在加速度作用下的结构应力要低于材料屈服强度，电池箱结构在疲劳载荷作用下的焊缝寿命要达到1000万次循环载荷作用的要求[1]，利用有限元方法对电池箱进行静强度及焊接疲劳计算评估，碳钢梁承载箱体的重量和车体连接，重点关注碳钢梁的强度。

2 电池箱结构有限元模型

电池箱结构包括箱体和碳钢梁两部分，碳钢梁通过紧固件安装于车体，箱体通过紧固件安装于碳钢梁上，箱体材料为06Cr19Ni10，碳钢梁材料为Q345，箱体和碳钢梁本身都是焊接件。在有限元模型中对三维实体模型进行了适当简化，箱体和碳钢梁主要结构采用shell单元、导轨采用solid单元、螺栓连接用RBE2单元进行模拟，电池组模块采用MASS单元和RBE3单元连接，有限元模型见图1所示。碳钢梁和车体的连挂点施加全约束，约束如图2所示。

图1 箱内有限元模型

图2 约束

3 电池箱结构有限元计算

根据EN12663标准，XYZ三个方向的加速度如表1所示，X方向为车辆前进方向，Y方向为车辆宽度方向，Z方向为高度方向。

表1 工况载荷

3.1 静强度工况结果数据

静强度计算结果如表2所示，由结果数据可知最大应力出现在工况3，最大应力值为246.2 MPa，位置在碳钢梁上，工况3的计算结果数据如图3-4所示。

表2 静强度计算结果

图3 工况3位移

图4 工况3应力

3.2 疲劳工况结果数据……

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