摘要：为减轻重载轨道车辆质量,提高车辆的承载能力,对于采用具有强化效应高强度低合金钢的车辆结构,按材料非线性理论,允许结构局部塑性变形,进行结构轻量化设计,采取弱化端墙、强化底架的结构优化措施,并采用几何非线性理论对其进行非线性稳定性分析。按此非线性分析方法,对新研发的轴载40 t、总载160 t的重载敞车进行了车体结构优化设计。在纵向压缩工况下,优化后车体结构最大应力为336 MPa,小于材料Q450NQR1屈服强度450 MPa,发生局部屈曲的最小临界载荷Fcr为6 252 kN。在纵向冲击工况下,车体的大应力点分布在上侧梁和上端梁区域,应力值达到530 MPa左右,仍低于材料的极限强度550 MPa,且底架上的应力分布较优化前更均匀。车体结构的强度、刚度及稳定性符合AAR标准规范要求,车辆自重系数仅为0.16。分析结果表明非线性分析方法是重载车辆结构轻量化设计的有效手段。

关键词：车辆工程 重载运输 结构设计 材料非线性 几何非线性 

单位：中南大学轨道交通安全教育部重点实验室; 湖南长沙410075