• 概述

根据IEC61373-2010及技术规范要求，为了检验蓄电池箱结构强度能否满足设计要求对其进行动特性分析、冲击强度校核、长寿命强度校核。

• 分析目的

蓄电池箱在冲击工况下的结构强度是否满足设计的要求；

蓄电池箱在长寿命工况下的结构强度是否满足设计的要求。

• 仿真策略
  

• 有限元模型

根据的实际结构和尺寸建立蓄电池箱的几何模型，结构属于弹性薄壳结构，采用4节点薄壳单元进行划分。部分连接部位采用体单元简化，详细有限元结构的网格划分如图 1（a）所示，骨架模型如图1（b）所示，电池箱如图1（c）所示。

蓄电池采用质心位置的质量单元等效建模模拟。并考虑了其转动惯量效应，如图1（c）所示。

（a）结构整体有限元模型

（b）骨架结构有限元模型

（c）电池箱简化示意图

图1  结构网格划分示意图

• 评估标准

• 材料特性及许用应力

蓄电池箱主体结构所使用材料主要是不锈钢304，门板为5083-H111铝板，计算采用弹塑性本构模型，材料的S-N曲线如图 2所示。仿真计算时采用吨-毫米单位制，结果应力单位为MPa，位移单位为mm。

图2   06Cr19Ni10的S-N曲线

• 结构强度评估方法

  冲击载荷作用下蓄电池箱主体结构应力小于材料屈服应力，局部最大应力小于1.5倍材料屈服应力；长寿命载荷作用下，蓄电池箱产生的动应力小于材料的屈服应力，疲劳累积使用系数小于1，蓄电池箱结构满足疲劳寿命要求。

（仿真部分图片）

• 结论

本报告基于IEC61373-2010《铁路应用-机车车辆设备-冲击和振动试验》标准，对电池箱的冲击强度校核、长寿命强度校核进行了计算，得出以下结论：

• 在冲击载荷作用下，最大应力出现在箱体安装连接处，最大等效应力为214.0MPa，出现在纵向负冲击工况，箱体连接区域局部进入屈服，其余部位应力水平较低，结构冲击强度满足要求。

• 在冲击载荷作用下，最大位移出现在箱体上盖板处，最大位移为3.26，出现在垂向负冲击工况，结构刚度满足设计要求。

• 在长寿命工况下，结构损伤满足设计要求，箱体连接区域为结构薄弱环节，纵向振动损伤相对较大。

（以下无正文）