新型集装箱平车车体强度应力测试

某公司新开发了一款N型集装箱平车，是四轴平车，主要运输集装箱，并兼顾平车功能的。与原先平车相比，装载功能由原先能装载5个10t集装箱，扩展到现在可以装载6个10t集装箱，并且集载功能不变。N型集装箱平车在车体的结构、工艺和材料等方面进行了许多改进，为保证车体的安全使用，有必要对车体进行强度和应力测试。

车体结构概况

N型集装箱平车车体由型钢和钢板焊接而成，主要材质为耐候钢09CuPCrN1，型钢的材质为Q235A，中梁采用H型钢600*200mm加上下盖板组焊成箱型结构；侧梁采用H型钢600*200mm，中梁和侧梁均制成鱼腹型梁，枕梁为钢板焊接箱型结构；车体底架还设有端梁、中央横梁、大横梁和小横梁及纵向梁，其中端梁采用钢板焊接结构，中央横梁和大横梁为钢板焊接工字形结构，小横梁和纵向梁为140*58*6mm，另外还有纵向小梁，采用63*40*5mm。

选用的仪器

仪器采用聚航科技生产的JHDY动态应变仪，对114个测点在各个工况下进行了应力测试。应变片规格2*3mm，电阻120±0.1Ω，灵敏系数2.24。

测试方法及测点布置

测点布置

应力测点主要分布在车体一端的1/2处，另一端布置了一些相应的对称测点。具体测点位置见下图。

载荷工况及施加方法

载荷工况主要分为垂向载荷、纵向载荷、扭转载荷及顶车载荷工况。最后，将各个载荷工况的测试结果以第一及第二工况进行应力合成。

通过垂直加载架和油缸加载施加载荷，纵向载荷通过纵向油缸加载装置，将纵向拉伸、压缩力沿车钩中心线作用于车体前或后从板座处。

测试结果及分析

1. 中梁外八字盖板端头1-3-1’点最大合成应力值为168.5MPa，发生在20英尺集装箱工况下，大于Q235A钢许用应力161MPa，但超过值在5%范围以内。其对称点1-3-1处合成应力值为146.3MPa，表明这是一个应力集中区，建议制造过程中优化焊接工艺，减少应力集中。

2. 集重工况下，中梁中部、中央横梁与中梁焊接处两侧应力值较大，1-11-1点最大合成应力值为178.1MPa，发生在5m、50t工况时，其相应对称点应力值为153.3MPa，两点平均值为165.7MPa，略高过Q235A钢许用应力，但超过值在5%范围以内。说明中梁中端面在集载工况下，强度已趋饱和。考虑到本车型货物主要为集装箱、集载运输频率不高，建议中梁下盖板结构加宽。

3. 侧梁在5m、50t集重工况下，中央横梁与侧梁焊接处两侧应力值较大，4-10’-1’点合成应力值为182.6MPa，另一边侧梁对称点4-10-1’点合成应力值为147.2MPa，分析表明，应加强生产工艺质量控制，建议在侧梁中断面批量生产时可将中央锁座主板适当加高。

4. 其余各部件应力均小于许用应力。

结论

从上述结果可知，N型集装箱平车车体能够满足市场对车辆多功能装载的需要。在结构设计上，车体长度加长，车体自重受到轴重的限制。因此，提高对车体的结构设计及工艺要求。在集重的装载工况下车体的中央断面强度略显薄弱。在可能的情况下，建议中梁和侧梁使用强度更高的材料.