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摘要：行李存放是轨道车辆设计中的重要课题，合理解决行李存放是轨道车辆“人性化服务”的重要标志。在保证可靠安全的前提下，怎样在有限的空间内最大限度的满足旅客行李存放的需求，并且做到美观化、轻量化、模块化，是行李存放设计不断追求的目标。这些的前提是行李存放装置必须牢固可靠，本文以行李架为例，利用有限元法对行李架组装强度进行了校核，比较直观的了解行李架组装的应力分布，为行李架的设计提供一些参考。
关键词：行李架；强度分析；有限元
【分类号】U270.33
1 概述
行李存放是旅客列车设计中的重要课题，合理解决行李存放也是体现旅客列车“人性化服务的重要标志”。在保证可靠安全的前提下，怎样在有限的空间内最大限度的满足旅客行李存放的需求，并且做到美观化、轻量化、模块化，是行李存放设计不断追求的目标。我国铁路旅客列车的行李存放一般有行李台、行李架和大件行李存放三种方式。其中行李架的设置最普遍，广泛应用在普通客车和动车上。本文以行李架为例，利用有限元法对行李架组装强度进行了校核。
行李架设计的前提就是安全可靠，在设计中行李架的强度安全条件必须得到保证。行李架强度设计的基本要求一般主要体现在以下几个方面：
行李架板块的整体强度和刚度；
支架（或拉杆）的强度；
行李架（或拉杆）与车体连接的强度。
行李架中可作为参考的依据有：
铁路技术政策规定，每位旅客携带的行李允许20KG；
UIC566标准中规定，每沿米垂直力1000N的载荷，前端任何部位应能承受850N的集中力，卸除载荷后，行李架不能显示出任何的永久变形。以及铁路技术规范中的规定等。
2 有限元分析
2.1 结构描述
此行李架上部通过拉杆与安装在车体C型槽上的安装座连接，下部安装在车体的L型材内。与车体的接口强度主要体现在C型槽和L型材。行李架结构如图1所示。
图 1 行李架几何结构
2.2 计算模型
行李架主要由铝合金和不锈钢两种材料组成，经简化后对行李架整体结构进行网格划分，有限元分析模型如图 2所示，主要采用4节点等参薄壳单元和实体单元Solid45模拟。螺栓连接位置采用刚性元和梁单元进行处理，整个模型单元数共383187个。根据UIC566：《客车车体及其零部件的载荷》第：2.1.1.2特殊试验载荷行李架： 每米施加的垂直力为1000N，在前端的任何部位施加特殊力850N。载荷施加如图2所示。
图 2 行李架网格划分示意图
2.3 结果分析
经过计算，得到应力云图，如图3～7所示。具体结果列表见表1。由表1和引力云图3～7可以看出，各部件的静强度是满足设计要求的，安全的。
图 3行李架的整体应力分布图 图4铝型材1的应力分布图
图5斜拉杆和支架的应力分布图 图6 不锈钢支架应力分布图
圖7 车体型材的最大应力位置
表1 结果汇总及分析
部位名称 最大应力 屈服强度 安全系数 结论
整体 181MPa 1.13 Safe
不锈钢支架和斜拉杆 181MPa 205MPa 1.13 Safe
铝型材1 132MPa 225MPa 1.7 Safe
车体型材 49.21MPa 200MPa 4.06 Safe
3 结论
通过以上结果可知，各部件的强度是安全的。其中车体部位的型材最大应力为49.21MPa，材料的屈服强度为200MPa，即满足结构的强度要求。行李架主体最大应力发生在不锈钢支架和斜拉杆上，从图6中显示，不锈钢支架安装孔位置的强度已经超出了屈服强度，这是因为高应力区域可能与模型的简化方式以及拉杆的连接模拟方式有关，此处需在以后的设计中加以加强改进。
参考文献：
[1] 有限单元法[M].清华大学出版社，2006
[2] UIC 566-1990《客车车体及其构件的载荷》.
作者简介：陈贺久，男，工学学士学位，工程师，主要从事轨道车辆研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆设计工作。
关键词：行李架；强度分析；有限元
【分类号】U270.33
1 概述
行李存放是旅客列车设计中的重要课题，合理解决行李存放也是体现旅客列车“人性化服务的重要标志”。在保证可靠安全的前提下，怎样在有限的空间内最大限度的满足旅客行李存放的需求，并且做到美观化、轻量化、模块化，是行李存放设计不断追求的目标。我国铁路旅客列车的行李存放一般有行李台、行李架和大件行李存放三种方式。其中行李架的设置最普遍，广泛应用在普通客车和动车上。本文以行李架为例，利用有限元法对行李架组装强度进行了校核。
行李架设计的前提就是安全可靠，在设计中行李架的强度安全条件必须得到保证。行李架强度设计的基本要求一般主要体现在以下几个方面：
行李架板块的整体强度和刚度；
支架（或拉杆）的强度；
行李架（或拉杆）与车体连接的强度。
行李架中可作为参考的依据有：
铁路技术政策规定，每位旅客携带的行李允许20KG；
UIC566标准中规定，每沿米垂直力1000N的载荷，前端任何部位应能承受850N的集中力，卸除载荷后，行李架不能显示出任何的永久变形。以及铁路技术规范中的规定等。
2 有限元分析
2.1 结构描述
此行李架上部通过拉杆与安装在车体C型槽上的安装座连接，下部安装在车体的L型材内。与车体的接口强度主要体现在C型槽和L型材。行李架结构如图1所示。
图 1 行李架几何结构
2.2 计算模型
行李架主要由铝合金和不锈钢两种材料组成，经简化后对行李架整体结构进行网格划分，有限元分析模型如图 2所示，主要采用4节点等参薄壳单元和实体单元Solid45模拟。螺栓连接位置采用刚性元和梁单元进行处理，整个模型单元数共383187个。根据UIC566：《客车车体及其零部件的载荷》第：2.1.1.2特殊试验载荷行李架： 每米施加的垂直力为1000N，在前端的任何部位施加特殊力850N。载荷施加如图2所示。
图 2 行李架网格划分示意图
2.3 结果分析
经过计算，得到应力云图，如图3～7所示。具体结果列表见表1。由表1和引力云图3～7可以看出，各部件的静强度是满足设计要求的，安全的。
图 3行李架的整体应力分布图 图4铝型材1的应力分布图
图5斜拉杆和支架的应力分布图 图6 不锈钢支架应力分布图
圖7 车体型材的最大应力位置
表1 结果汇总及分析
部位名称 最大应力 屈服强度 安全系数 结论
整体 181MPa 1.13 Safe
不锈钢支架和斜拉杆 181MPa 205MPa 1.13 Safe
铝型材1 132MPa 225MPa 1.7 Safe
车体型材 49.21MPa 200MPa 4.06 Safe
3 结论
通过以上结果可知，各部件的强度是安全的。其中车体部位的型材最大应力为49.21MPa，材料的屈服强度为200MPa，即满足结构的强度要求。行李架主体最大应力发生在不锈钢支架和斜拉杆上，从图6中显示，不锈钢支架安装孔位置的强度已经超出了屈服强度，这是因为高应力区域可能与模型的简化方式以及拉杆的连接模拟方式有关，此处需在以后的设计中加以加强改进。
参考文献：
[1] 有限单元法[M].清华大学出版社，2006
[2] UIC 566-1990《客车车体及其构件的载荷》.
作者简介：陈贺久，男，工学学士学位，工程师，主要从事轨道车辆研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆设计工作。