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某公司新開發(fā)了一款N型集裝箱平車，是四軸平車，主要運輸集裝箱，并兼顧平車功能的。與原先平車相比，裝載功能由原先能裝載5個10t集裝箱，擴(kuò)展到現(xiàn)在可以裝載6個10t集裝箱，并且集載功能不變。N型集裝箱平車在車體的結(jié)構(gòu)、工藝和材料等方面進(jìn)行了許多改進(jìn)，為保證車體的安全使用，有必要對車體進(jìn)行強(qiáng)度和應(yīng)力測試。

車體結(jié)構(gòu)概況

N型集裝箱平車車體由型鋼和鋼板焊接而成，主要材質(zhì)為耐候鋼09CuPCrN1，型鋼的材質(zhì)為Q235A，中梁采用H型鋼600*200mm加上下蓋板組焊成箱型結(jié)構(gòu)；側(cè)梁采用H型鋼600*200mm，中梁和側(cè)梁均制成魚腹型梁，枕梁為鋼板焊接箱型結(jié)構(gòu)；車體底架還設(shè)有端梁、*央橫梁、大橫梁和小橫梁及縱向梁，其中端梁采用鋼板焊接結(jié)構(gòu)，*央橫梁和大橫梁為鋼板焊接工字形結(jié)構(gòu)，小橫梁和縱向梁為140*58*6mm，另外還有縱向小梁，采用63*40*5mm。

選用的儀器

儀器采用聚航科技生產(chǎn)的JHDY動態(tài)應(yīng)變儀，對114個測點在各個工況下進(jìn)行了應(yīng)力測試。應(yīng)變片規(guī)格2*3mm，電阻120±0.1Ω，靈敏系數(shù)2.24。

測試方法及測點布置

測點布置

應(yīng)力測點主要分布在車體一端的1/2處，另一端布置了一些相應(yīng)的對稱測點。具體測點位置見下圖。

載荷工況及施加方法

載荷工況主要分為垂向載荷、縱向載荷、扭轉(zhuǎn)載荷及頂車載荷工況。最后，將各個載荷工況的測試結(jié)果以*一及第二工況進(jìn)行應(yīng)力合成。

通過垂直加載架和油缸加載施加載荷，縱向載荷通過縱向油缸加載裝置，將縱向拉伸、壓縮力沿車鉤中心線作用于車體前或后從板座處。

測試結(jié)果及分析

1. 中梁外八字蓋板端頭1-3-1’點*大合成應(yīng)力值為168.5MPa，發(fā)生在20英尺集裝箱工況下，大于Q235A鋼許用應(yīng)力161MPa，但超過值在5%范圍以內(nèi)。其對稱點1-3-1處合成應(yīng)力值為146.3MPa，表明這是一個應(yīng)力集中區(qū)，建議制造過程中優(yōu)化焊接工藝，減少應(yīng)力集中。

2. 集重工況下，中梁中部、*央橫梁與中梁焊接處兩側(cè)應(yīng)力值較大，1-11-1點*大合成應(yīng)力值為178.1MPa，發(fā)生在5m、50t工況時，其相應(yīng)對稱點應(yīng)力值為153.3MPa，兩點平均值為165.7MPa，略高過Q235A鋼許用應(yīng)力，但超過值在5%范圍以內(nèi)。說明中梁中端面在集載工況下，強(qiáng)度已趨飽和?？紤]到本車型貨物主要為集裝箱、集載運輸頻率不高，建議中梁下蓋板結(jié)構(gòu)加寬。

3. 側(cè)梁在5m、50t集重工況下，*央橫梁與側(cè)梁焊接處兩側(cè)應(yīng)力值較大，4-10’-1’點合成應(yīng)力值為182.6MPa，另一邊側(cè)梁對稱點4-10-1’點合成應(yīng)力值為147.2MPa，分析表明，應(yīng)加強(qiáng)生產(chǎn)工藝質(zhì)量控制，建議在側(cè)梁中斷面批量生產(chǎn)時可將*央鎖座主板適當(dāng)加高。

4. 其余各部件應(yīng)力均小于許用應(yīng)力。

結(jié)論

從上述結(jié)果可知，N型集裝箱平車車體能夠滿足市場對車輛多功能裝載的需要。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，車體長度加長，車體自重受到軸重的限制。因此，提高對車體的結(jié)構(gòu)設(shè)計及工藝要求。在集重的裝載工況下車體的*央斷面強(qiáng)度略顯薄弱。在可能的情況下，建議中梁和側(cè)梁使用強(qiáng)度更高的材料。