李欣伟，张金艳
中车唐山机车车辆有限公司，河北 唐山063035
摘要：针对内燃动车组动力包构架结构强度问题，以某内燃动车组动力包构架为载体，采用有限元方法，参考技术规范和EN 12663标准，考虑动力包构架纵向、横向和垂向冲击载荷工况，评估动力包构架结构强度性能，并对动力包构架开展强度试验验证，为动力包构架结构设计提供理论依据和技术支撑，仿真和试验结果表明，动力包构架满足强度设计要求，。
关键词：内燃动车组；动力包构架；有限元；强度；试验
1、引言
内燃动车组具有运行速度快，编组灵活等特点，在低运量情况下，铁路线的投资成本大幅降低，同时车辆造价和运营成本也比电力动车组低，被认为是最佳的市郊和中短途城际交通工具。。
本论文以某内燃动车组动力包构架为例，采用有限元方法，参照技术规范和EN 12663标准，对动力包构架结构进行强度分析，并采用台架试验方法，评估动力包构架的强度性能，为动力包构架结构设计提供理论依据。
2、有限元模型
牵引动力包构架为“H”的结构，主要由侧梁组成、横梁组成、发动机吊座、发电机吊座、静压泵座、散热器座等拼焊组成，采用HyperMesh进行网格划分，模型以板壳单位为主，铸件及钢管采用实体单元进行模拟，有限元模型共有单元370151个单元和358064个节点，有限元模型如图2-1所示。
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图 2-1 动力包构架有限元模型
3、计算工况
参照车辆设计规范和EN 12663标准，确定计算工况，主要静强度计算工况如表3-1所示。
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4、计算结果分析
在表3-1载荷工况下，动力包构架应力分布如图4-1所示，最大当量应力为303.5 MPa，小于Q345B材料的屈服强度345MPa，构架强度满足设计要求。
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图 4-1 动力包构架应力云图
5、台架试验
动力包构架制造完成后，在试验台上进行强度验证，试验测点布置如图5-1所示，测试动力包样件如图5-2所示。静强度工况下，动力包构架的最大应力为210MPa，小于材料屈服强度345MPa，静强度满足标准要求。完成1000万次疲劳循环加载后，对动力包构架进行磁粉探伤，结构未产生裂纹，疲劳强度满足标准要求。
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图 5-1 动力包构架测点布置图 5-2 动力包构架测试样件
6、结论
通过对某内燃动车组动力包构架进行仿真分析和试验验证可知，静强度工况下的最大测试应力为210MPa，小于材料屈服强度345MPa。1000万次疲劳载荷作用后，动力包构架结构未产生裂纹，结构静强度和疲劳强度性能满足标准要求。
参 考 文 献
[1]EN 12663-2015.轨道车辆车体结构要求[S].
作者简介：李欣伟（1982-），男，硕士研究生，高级工程师，从事轨道车辆结构有限元分析。