WO2016141725A1 - 高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法 - Google Patents

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load
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instability
critical
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马云双
赵红伟
田爱琴
丁叁叁
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Definitions

  • the invention belongs to the field of high-speed electric vehicles, and particularly relates to the design of the structure of the vehicle body, in particular to the structural instability analysis of the safety of the vehicle body after the depression of the vehicle body.
  • the simulation analysis of the vehicle body structure of the EMU mainly refers to the relevant strength standards, such as the Japanese standard JISE7105:2006, the European standard EN12663:2010 and the 200 km intensity temporary regulation, and the calculation and analysis of the structural strength and rigidity of the vehicle body. These calculated load conditions cannot evaluate the safety of the car body after the sunken body has appeared. Therefore, the vehicle body assessment requires structural instability analysis.
  • a finite element simulation device for a local structure instability of a high-speed EMU body and a method thereof are provided.
  • the finite element simulation method is used to simulate the defect structure of the vehicle body and the defect state of the local profile depression or protrusion, and analyze the local instability of the EMU structure.
  • Critical load force Guide the tooling application, repair process and welding parameters in the on-site manufacturing process.
  • the vehicle body structure instability simulation analysis method can accurately estimate the defect state of the vehicle body in the process of manufacturing, such as depression or bulge, guide the car body manufacturing and processing, and avoid excessive waste of material production in the car body.
  • a finite element simulation device for local structural instability of a high-speed EMU body includes three parts.
  • the first part is to build a finite element model module of the vehicle body structure
  • the second part is to establish a boundary condition module of the vehicle body structure
  • the third part is a car.
  • the body structure instability simulation analysis module, the first part and the second part are both connected with the third part, specifically:
  • the first part of the module is modeled by obtaining the shape and size of the vehicle body design by the human-machine interaction device, and further comprises establishing a partial recessed area model module, and establishing at least one simulation in the vehicle body part.
  • the second part module includes a vehicle body boundary constraint module configured by a human-machine interaction device, a vehicle body maximum vertical load and a compression load module, a linear composite composite load module, a vehicle body modal frequency module, and a static load condition.
  • Module defining a linear buckling analysis working condition module, wherein: establishing a vehicle body boundary constraint module, restricting the degree of freedom of the vehicle body by selecting at least one position; defining a maximum vertical load and a compression load module of the vehicle body, in a horizontal plane of the vehicle body A uniform load is applied to the upper plane, the uniform load is the maximum vertical load that the vehicle body is subjected to; a longitudinal compressive load is established at at least one position of the vehicle body; a linear composite composite load module receives the maximum vertical load and compressive load of the vehicle body.
  • the module data linearly synthesize the maximum vertical load and compression load; define the vehicle body modal frequency module, set the range value of the vehicle body modal frequency for standby, and provide it to the third part module; define the static load working condition module for the vehicle
  • the static load of the body is set to standby; the linear buckling analysis condition module is defined, and the connection is made.
  • Sense module static load conditions the vehicle body modal frequency module is defined to obtain static load, modal frequency data;
  • the third part of the module obtains the data of the first part and the second part of the module, and then performs simulation analysis of the instability of the vehicle body structure, including the calculation of the critical buckling coefficient module, the extraction of the critical instability load force module, and the comparative analysis of the structural strength of the car body.
  • Load force and critical instability load force module calculate the critical buckling coefficient module, output the critical buckling coefficient of the depressed portion to extract the critical instability load force module; extract the critical instability load force module, and conclude that the structure at the depressed portion can be applied
  • the maximum load is the critical instability load force when the local structure of the car body is unstable, and the output is standby; the structural strength load force and the critical instability load force module of the car body are compared and analyzed, and the criticality of the local structural instability of the car body is obtained.
  • the instability load force after the strength analysis of the car body structure, the load force of the part after the extraction, compare the two values, if the load force according to the structural strength of the car body is less than the critical instability load force, then the defect state car body The structure is reliable in operation. If it is larger than the critical instability load force, then the defective car body structure needs to be further improved. Programs to increase the rigidity of the reinforcing defect site.
  • the first partial module comprises a vehicle body material parameter module, a vehicle body component thickness parameter module, a vehicle body finite element model module, and a local recessed area model module, wherein the vehicle body material parameter is set.
  • the module obtains the material parameters adopted by the vehicle body; sets the plate thickness parameter module of each part of the vehicle body, and obtains the structure of each component of the vehicle body according to the design data of the vehicle body design
  • the attribute of the plate thickness is assigned;
  • the finite element model module of the vehicle body is established, and the finite element model of the car body is established according to the car body structure in the drawing, the car body structure is quadrilateral plate unit, and the partial triangular plate unit is used for simulation to obtain the car body.
  • the two-dimensional model of the structure is established; the local concave area model module is established, and the concave model of the local area is established in the finite element model of the vehicle body, and the size of the recess is set.
  • the third part of the module further comprises: determining a part of the vehicle body structure reliable module, determining that the part needs a reinforcing module, and comparing and analyzing the vehicle body structure strength load force and the critical instability load force module according to the data analysis result. If the critical buckling coefficient is greater than or equal to 1, it is connected with the reliable module for determining the part of the vehicle body structure, or if the critical buckling coefficient is less than 1, it is determined that the part needs to be connected by the reinforcing module.
  • the translational degrees of freedom of the three directions are constrained on the four hollow springs of the vehicle body.
  • the compressive load is set to apply a longitudinal load of the vehicle body at the coupler mount; the maximum vertical load is set to apply a uniform load on the plane of the vehicle body floor.
  • the maximum vertical load is 547.6 kN, that is, a uniform load of 547.6 kN is applied to the plane of the vehicle body floor;
  • the compressive load is 1500 kN, that is, 1500 kN in the longitudinal direction of the vehicle body is applied to the coupler mount.
  • the size of the board unit is set to 20 mm; and in the definition of the vehicle body modal frequency module, the modal frequency range is defined as 1 to 40 Hz.
  • the size of the recessed portion is a recessed depth of 4 mm and a recessed length of 3800 mm.
  • a finite element simulation method for local structural instability of a high-speed EMU body includes the following steps:
  • the shape and size of the vehicle body design are modeled by the human-machine interaction device, and a model of the partial depression area of the vehicle body is established, and at least one concave portion is simulated in the vehicle body portion;
  • the boundary conditions of the vehicle body structure are configured by the human-machine interaction device, and the execution steps include:
  • S1 establishes a vehicle body boundary constraint, and limits the degree of freedom of the vehicle body by selecting at least one position;
  • S2 defines the maximum vertical load and compressive load of the vehicle body, and applies a uniform load on the plane of the horizontal plane of the vehicle body, the uniform load is the maximum vertical load that the vehicle body bears; and establishes a longitudinal compressive load at at least one position of the vehicle body;
  • S4 defines the vehicle body modal frequency, and sets the range value of the vehicle body modal frequency for standby;
  • S5 defines the static load condition and sets the static load of the vehicle body for standby
  • S6 defines a linear buckling analysis working condition module, and configures the set static load and modal frequency data
  • the simulation analysis of the instability of the car body structure is carried out, and the critical buckling coefficient of the depression is calculated to be 0.X.
  • the result shows that the structure has been unstable at the X% of the initial applied load, and the The maximum load that the structure can apply; if the critical buckling coefficient is greater than or equal to 1, it is determined that the part of the vehicle body structure is reliable; if the critical buckling coefficient is less than 1, it is determined that the part needs to be reinforced.
  • a finite element simulation method for local structural instability of high-speed EMU car body the steps are as follows:
  • Step 1 Enter the parameters of the body material
  • Step 2 According to the design drawing data of the car body, the attribute value of the plate thickness of each part of the car body is assigned;
  • Step 3 According to the car body structure in the drawing, the finite element model of the car body is established.
  • the car body structure is quadrilateral and the part is simulated by the triangular plate unit to obtain the two-dimensional model of the car body.
  • Step 4 In the finite element model of the vehicle body, establish a concave model of the local area, and set the depth of the depression and the length of the depression;
  • Step 5 Configure the boundary constraint of the vehicle body: constrain the translational freedom in three directions in the four air spring positions of the vehicle body, and keep the configuration in the activated state in the subsequent vehicle body constraints;
  • Step 6 Set the maximum vertical load and compressive load, and keep the corresponding card in the active state after the subsequent body load is applied; apply the longitudinal compressive load of the vehicle body in the coupler mount, and apply the uniform maximum vertical load on the plane of the car body floor;
  • Step 7 Calculate the compound working condition, in order to evaluate the linear buckling of the car body under the combined working condition, and linearly synthesize two kinds of the above two kinds of loads: maximum vertical load and compressive load;
  • Step 8 defines the card of the modal frequency of the vehicle body, and the frequency range of the modal frequency is set to 1 to 40 Hz;
  • Step 9 Define the static load conditions and select the above boundary constraints and composite loads
  • Step 10 Define the linear buckling analysis condition, and select the static load condition and the vehicle body modal frequency defined above;
  • Step 11 Calculate the critical buckling coefficient, simulate the structural instability of the car body, and calculate the critical buckling coefficient of the depression by 0.X;
  • Step 12 shows that the structure has been destabilized at X% of the initial applied load, and the maximum load that the structure can apply is obtained.
  • Step 13 Comparative analysis, the critical instability load force when the partial structure of the vehicle body is concave, and the two values of the load force of the part after the strength analysis of the vehicle body is analyzed;
  • Step 14 If the load force derived from the structural strength of the vehicle body is less than or equal to the critical instability load force, then the defective state of the vehicle body structure is reliable in operation;
  • Step 15 If the load force based on the structural strength of the car body is greater than the critical unstable load force, then the defective car body structure needs to be further strengthened to increase the rigidity of the defect.
  • FIG. 1 is a structural view of a finite element simulation device for a local structure instability of a high-speed EMU body of the present invention
  • FIG. 2 is a schematic flow chart of a finite element simulation device for a local structure instability of a high-speed EMU body according to the present invention
  • Figure 3 is a material parameter setting interface of the present invention in Hyperworks software
  • Figure 4 is a board thickness parameter setting interface of the present invention in Hyperworks software
  • Figure 5 is a two-dimensional model diagram of the vehicle body in the Hyperworks software of the present invention.
  • Figure 6 is a perspective view of a partial depression of a vehicle body in the Hyperworks software of the present invention.
  • Figure 7 is a constraint parameter definition interface of the present invention in Hyperworks software
  • Figure 8 is a schematic view showing the defined constraint position on the vehicle body of the present invention.
  • Figure 10 is an interface of the present invention defining static load conditions in Hyperworks software
  • Figure 11 is an interface of the present invention defining a linear buckling analysis condition in Hyperworks software
  • Fig. 12 is a perspective view showing an analysis model of the vehicle body instability simulation analysis of the present invention.
  • the finite element simulation device for the local structure instability of the high-speed EMU body and the method thereof use the existing software Hyperworks software as the basis of human-computer interaction to form the scheme, but other similar finite element analysis software can also support the present invention. Apparatus and application of the method.
  • the structure of the car body is made of aluminum alloy, and the corresponding material parameters are as follows: aluminum alloy material: ⁇ : 69000 MPa; ⁇ : 0.3, ⁇ : 2.7e-9t/mm 3 . Make the following settings in the material definition module: as shown in Figure 3.
  • the attribute value of the structure of each part of the car body is assigned. Since the body structure involves a large number of plate thickness attribute assignments, only one of them is listed here, as shown in FIG. Others are not mentioned here.
  • the finite element model of the car body is established.
  • the car body structure is mainly quadrilateral, and the partial triangular plate unit is used for simulation.
  • the plate unit size is set to 20 mm, and the two-dimensional model of the car body is obtained, as shown in Fig. 5.
  • a concave model of the local area is established.
  • the size of the recessed area is assumed to be 4 mm in depth and 3,800 mm in length.
  • the specific section position is shown in Fig. 6.
  • the definition of the constraint card spc is established in the hypermesh module, and the subsequent car body constraints keep the card in an active state, as shown in FIG.
  • the definition card 1500kN, zuidacuizai and the composite load are established in the hypermesh module, and the corresponding card is activated in the subsequent vehicle body load application.
  • the card of the modal frequency of the car body is defined, and the name is defined as freq, and the frequency range is 1 to 40 Hz.
  • the next step is to establish the load analysis condition. Since this analysis is linear buckling analysis, it is defined in the hypermesh module as shown in Figure 10 and Figure 11.
  • This analysis is linear buckling analysis, it is defined in the hypermesh module as shown in Figure 10 and Figure 11.
  • linear buckling the name is defined as linear buckling, select the static load case static load and the modal frequency freq defined above.
  • the simulation analysis of the instability of the vehicle body structure is carried out, and the critical buckling coefficient of the part is calculated to be 0.874.
  • the results show that at 87.4% of the initial applied load, the structure has been destabilized, and the maximum load that the structure can apply is obtained.
  • the critical instability load force when the vehicle body structure is concave is obtained.
  • the load force of the part is extracted, and the two values are compared.
  • the load force is less than the critical instability load force, then the body structure of the defect state is reliable in operation. If it is greater than the critical instability load force, then the defect car body structure needs to be further strengthened to improve the defect.
  • the stiffness of the part is less than the critical instability load force, then the body structure of the defect state is reliable in operation. If it is greater than the critical instability load force, then the defect car body structure needs to be further strengthened to improve the defect. The stiffness of the part.
  • the finite element simulation device for the local structure instability of the high-speed EMU body includes three parts.
  • the first part is to build the finite element model module of the car body structure, and the second part is built.
  • the vehicle body structure boundary condition module, the third part is the vehicle body structure instability simulation analysis module, the first part and the second part are connected with the third part, specifically:
  • the first part of the module is modeled by the human-machine interaction device to obtain the shape and size of the vehicle body design, and further comprises establishing a partial recessed area model module, and establishing at least one recessed portion 1 in the vehicle body portion;
  • the second part module includes a vehicle body boundary constraint module configured by a human-machine interaction device, a vehicle body maximum vertical load and a compression load module, a linear composite composite load module, a vehicle body modal frequency module, and a static load condition.
  • Module defining a linear buckling analysis working condition module, wherein: establishing a vehicle body boundary constraint module, restricting the degree of freedom of the vehicle body by selecting at least one position; defining a maximum vertical load and a compression load module of the vehicle body, in a horizontal plane of the vehicle body A uniform load is applied to the upper plane, the uniform load is the maximum vertical load that the vehicle body is subjected to; a longitudinal compressive load is established at at least one position of the vehicle body; a linear composite composite load module receives the maximum vertical load and compressive load of the vehicle body.
  • the module data linearly synthesize the maximum vertical load and compression load; define the vehicle body modal frequency module, set the range value of the vehicle body modal frequency for standby, and provide it to the third part module; define the static load working condition module for the vehicle
  • the static load of the body is set to standby; the linear buckling analysis condition module is defined, and the connection is made.
  • Sense module static load conditions the vehicle body modal frequency module is defined to obtain static load, modal frequency data;
  • the third part of the module obtains the data of the first part and the second part of the module, and then performs simulation analysis of the instability of the vehicle body structure, including the calculation of the critical buckling coefficient module, the extraction of the critical instability load force module, and the comparative analysis of the structural strength of the car body.
  • Load force and critical instability load force module calculate the critical buckling coefficient module, output the critical buckling coefficient of the depressed portion to extract the critical instability load force module; extract the critical instability load force module, and conclude that the structure at the depressed portion can be applied
  • the maximum load is the critical instability load force when the local structure of the car body is unstable, and the output is standby; the structural strength load force and the critical instability load force module of the car body are compared and analyzed, and the criticality of the local structural instability of the car body is obtained.
  • the instability load force after the strength analysis of the car body structure, the load force of the part after the extraction, compare the two values, if the load force according to the structural strength of the car body is less than the critical instability load force, then the defect state car body The structure is reliable in operation. If it is larger than the critical instability load force, then the defective car body structure needs to be further improved. Programs to increase the rigidity of the reinforcing defect site.
  • the first part of the module includes setting a vehicle body material parameter module, setting a body thickness parameter module of the vehicle body, establishing a vehicle vehicle finite element model module, and establishing a partial recessed area model module, wherein the vehicle body material parameter module is set to obtain a vehicle body adopting Material parameters; setting the plate thickness parameter module of each part of the vehicle body, obtaining the attribute value of the plate thickness of each part structure of the car body according to the design data of the car body; establishing a finite element model module of the whole vehicle body, according to the car body structure in the drawing The finite element model of the vehicle body is established.
  • the car body structure is quadrilateral plate unit, and the partial triangle plate unit is used for simulation to obtain the two-dimensional model of the car body structure.
  • the local concave area model module is established, and the local vehicle body finite element model is used to establish the local part.
  • the concave model of the region is provided with the size of the depressed portion 1.
  • the third part of the module further includes determining the reliability module of the part of the vehicle body structure, determining that the part needs a reinforcing module, and comparing and analyzing the structural strength load force and the critical instability load force module of the vehicle body according to the data analysis result, if the critical buckling coefficient is greater than If it is equal to 1, it is connected with the reliable module for determining the part of the vehicle body structure, or if the critical buckling coefficient is less than 1, it is determined that the part needs to be connected by the reinforcing module.
  • the translational degrees of freedom of the three directions are constrained on the four air springs 2 of the vehicle body.
  • the compressive load is set to apply a longitudinal load of the vehicle body at the coupler mount; the maximum vertical load is set to apply a uniform load on the plane of the vehicle body floor.
  • the maximum vertical load is 547.6 kN, that is, a uniform load of 547.6 kN is applied to the plane of the vehicle body floor;
  • the compressive load is 1500 kN, that is, 1500 kN in the longitudinal direction of the vehicle body is applied to the coupler mount.
  • the size of the board unit is set to 20 mm; in the definition of the vehicle body modal frequency module, the modal frequency range is defined as 1 to 40 Hz.
  • the size of the recessed portion is a recessed depth of 4 mm and a recessed length of 3800 mm.
  • a finite element simulation method for local structural instability of a high-speed EMU body includes the following steps:
  • the shape and size of the vehicle body design are modeled by the human-machine interaction device, and a model of the partial depression area of the vehicle body is established, and at least one concave portion is simulated in the vehicle body portion;
  • the boundary conditions of the vehicle body structure are configured by the human-machine interaction device, and the execution steps include:
  • S1 establishes the vehicle body boundary constraint, and selects at least one position of the vehicle body for its degree of freedom. Constraint limit
  • S2 defines the maximum vertical load and compressive load of the vehicle body, and applies a uniform load on the plane of the horizontal plane of the vehicle body, the uniform load is the maximum vertical load that the vehicle body bears; and establishes a longitudinal compressive load at at least one position of the vehicle body;
  • S4 defines the vehicle body modal frequency, and sets the range value of the vehicle body modal frequency for standby;
  • S5 defines the static load condition and sets the static load of the vehicle body for standby
  • S6 defines a linear buckling analysis working condition module, and configures the set static load and modal frequency data
  • the simulation analysis of the instability of the car body structure is carried out, and the critical buckling coefficient of the depression is calculated to be 0.X.
  • the result shows that the structure has been unstable at the X% of the initial applied load, and the The maximum load that the structure can apply; if the critical buckling coefficient is greater than or equal to 1, it is determined that the part of the vehicle body structure is reliable; if the critical buckling coefficient is less than 1, it is determined that the part needs to be reinforced.
  • a finite element simulation method for local structural instability of high-speed EMU car body the steps are as follows:
  • Step 1 Enter the parameters of the body material
  • Step 2 According to the design drawing data of the car body, the attribute value of the plate thickness of each part of the car body is assigned;
  • Step 3 According to the car body structure in the drawing, the finite element model of the car body is established.
  • the car body structure is quadrilateral and the part is simulated by the triangular plate unit to obtain the two-dimensional model of the car body.
  • Step 4 In the finite element model of the vehicle body, establish a concave model of the local area, and set the depth of the depression and the length of the depression;
  • Step 5 Configure the boundary constraint of the vehicle body: constrain the translational freedom in three directions in the four air spring positions of the vehicle body, and keep the configuration in the activated state in the subsequent vehicle body constraints;
  • Step 6 Set the maximum vertical load and compressive load, and keep the corresponding card in the active state after the subsequent body load is applied; apply the longitudinal compressive load of the vehicle body in the coupler mount, and apply the uniform maximum vertical load on the plane of the car body floor;
  • Step 7 Calculate the compound working condition, in order to evaluate the linear buckling of the car body under the combined working condition, and linearly synthesize two kinds of the above two kinds of loads: maximum vertical load and compressive load;
  • Step 8 defines the card of the modal frequency of the vehicle body, and the frequency range of the modal frequency is set to 1 to 40 Hz;
  • Step 9 Define the static load conditions and select the above boundary constraints and composite loads
  • Step 10 Define the linear buckling analysis condition, and select the static load condition and the vehicle body modal frequency defined above;
  • Step 11 Calculate the critical buckling coefficient, simulate the structural instability of the car body, and calculate the critical buckling coefficient of the depression by 0.X;
  • Step 12 shows that the structure has been destabilized at X% of the initial applied load, and the maximum load that the structure can apply is obtained.
  • Step 13 Comparative analysis, the critical instability load force when the partial structure of the vehicle body is concave, and the two values of the load force of the part after the strength analysis of the vehicle body is analyzed;
  • Step 14 If the load force derived from the structural strength of the vehicle body is less than or equal to the critical instability load force, then the defective state of the vehicle body structure is reliable in operation;
  • Step 15 If the load force based on the structural strength of the car body is greater than the critical unstable load force, then the defective car body structure needs to be further strengthened to increase the rigidity of the defect.

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Abstract

一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法，通过采用线性屈曲分析及有限元仿真方法，模拟车体结构完好和局部型材凹陷或凸起等缺陷状态，分析动车组结构局部失稳的临界载荷力，指导现场加工制造过程中的工装施加、调修工艺以及焊接参数的设置，避免浪费和安全隐患。本发明采用人机交互装置，首先依据车体图纸建模，在车体局部建立模拟凹陷部；建立车体的边界约束，线性合成车体最大垂直载荷和压缩载荷，定义车体模态频率，建立静载荷和线性屈曲分析工况，然后进行车体结构失稳仿真分析，计算临界屈曲系数，得出能够施加的最大载荷；如果临界屈曲系数大于等于1则判定该部分可靠；如果临界屈曲系数小于1则判定该部分需要补强。

Description

高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法
本申请要求于2015年03月12日提交中国专利局、申请号为201510108956.8、发明名称为“高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明属于高速动车领域，具体涉及车体结构的设计，特别是用于车体出现凹陷后的车体安全性的结构失稳性分析。
背景技术
动车组车体结构仿真分析主要参照相关强度标准，比如日本标准JISE7105：2006、欧洲标准EN12663：2010和200公里强度暂规，对车体结构强度、刚度进行计算分析。这些计算载荷工况无法评估车体出现凹陷后的车体安全性。所以车体评估需要进行结构失稳性分析。
发明内容
提供一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法，通过采用有限元仿真方法，模拟车体结构完好和局部型材凹陷或凸起等缺陷状态，分析动车组结构局部失稳的临界载荷力。指导现场加工制造过程中的工装施加、调修工艺以及焊接参数的设置。采用车体结构失稳仿真分析方法可比较准确评估在加工制造过程中车体出现凹陷或凸起等缺陷状态，指导车体制造加工，避免车体制造过多材料浪费。
本发明的技术方案如下所述：
一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，包括三大部分，第一部分为建立车体结构有限元模型模块，第二部分为建立车体结构边界条件模块，第三部分为车体结构失稳仿真分析模块，第一部分与第二部分均与第三部分相连接，具体地：
第一部分模块，通过人机交互装置获得车体设计的形状、尺寸而进行建模，还包括建立局部凹陷区域模型模块，在车体局部建立模拟至少一个 凹陷部；
第二部分模块，包括通过人机交互装置配置的建立车体边界约束模块、定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块、线性合成复合载荷模块、定义车体模态频率模块、定义静载荷工况模块、定义线性屈曲分析工况模块，其中：建立车体边界约束模块，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行约束限制；定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；线性合成复合载荷模块，接收定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；定义车体模态频率模块，设定车体模态频率的范围值备用，提供给第三部分模块；定义静载荷工况模块，对于车体的静载荷进行设置备用；定义线性屈曲分析工况模块，连接定义静载荷工况模块、定义车体模态频率模块，获得静载荷、模态频率数据；
第三部分模块，获得第一部分、第二部分模块的数据后，进行车体结构失稳仿真分析，包括依次连接的计算临界屈曲系数模块、提取临界失稳载荷力模块、比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，计算临界屈曲系数模块，输出该凹陷部的临界屈曲系数给提取临界失稳载荷力模块；提取临界失稳载荷力模块，得出该凹陷部处结构能够施加的最大载荷，即得出车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，输出备用；比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，获得车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，经过车体结构强度分析后提取后该部位的载荷力，比较两值大小，如果根据车体结构强度得出的载荷力小于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的，如果大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
进一步地，所述的第一部分模块包括设置车体材料参数模块、设置车体各部件板厚参数模块、建立整车车体有限元模型模块、建立局部凹陷区域模型模块，其中设置车体材料参数模块获得车体采用的材料参数；设置车体各部件板厚参数模块，根据车体设计图纸资料，获得车体各部件结构 的板厚的属性赋值；建立整车车体有限元模型模块，根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形板单元，局部用三角形板单元进行模拟，获得车体结构二维模型；建立局部凹陷区域模型模块，在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷部尺寸。
进一步地，所述的第三部分模块中，还包括判定该部分车体结构可靠模块、判定该部分需要补强模块，比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块根据数据分析结果，如果临界屈曲系数大于等于1则与判定该部分车体结构可靠模块连接，或如果临界屈曲系数小于1则与判定该部分需要补强模块连接。
进一步地，所述的建立车体边界约束模块中，在车体四个空簧上约束其三个方向的平动自由度。
进一步地，所述的压缩载荷设置为：在车钩安装座处施加车体纵向载荷；所述的最大垂直载荷设置为：在车体地板上平面施加均布载荷。
进一步地，所述的最大垂直载荷为547.6kN，即在车体地板上平面施加547.6kN的均布载荷；所述的压缩载荷为1500kN，即在车钩安装座施加车体纵向的1500kN。
进一步地，所述的建立整车车体有限元模型模块中，所述的板单元的大小设置为20mm；所述的定义车体模态频率模块中，模态频率范围定义为1～40HZ。
进一步地，所述的建立局部凹陷区域模型模块中，凹陷部尺寸为凹陷深度4mm，凹陷长度3800mm。
一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，包括以下步骤：
第一步，通过人机交互装置对车体设计的形状、尺寸而进行建模，并建立车体局部凹陷区域的模型，在车体局部建立模拟至少一个凹陷部；
第二步，通过人机交互装置配置车体结构的边界条件，执行步骤依次包括：
S1 建立车体边界约束，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行约束限制；
S2 定义车体最大垂直载荷和压缩载荷，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；
S3 线性合成复合载荷，设置车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据后，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；
S4 定义车体模态频率，设定车体模态频率的范围值备用；
S5 定义静载荷工况，对于车体的静载荷进行设置备用；
S6 定义线性屈曲分析工况模块，配置已设定的静载荷、模态频率数据；
第三步，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X，结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；如果临界屈曲系数大于等于1则判定该部分车体结构可靠；如果临界屈曲系数小于1则判定该部分需要补强。
一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，其步骤如下：
Step 1 输入车体材料的各项参数；
Step 2 依据车体设计图纸资料，对车体各部位结构的板厚进行属性赋值；
Step 3 根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形，局部用三角形板单元模拟，获得车体的二维模型；
Step 4 在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷区域的凹陷深度、凹陷长度；
Step 5 配置建立车体的边界约束条件：在车体四个空簧位置约束三个方向的平动自由度，后续的车体约束中保持该配置处于激活状态；
Step 6 设置最大垂直载荷和压缩载荷，后续的车体载荷施加中保持相应卡片处于激活状态；在车钩安装座施加车体纵向的压缩载荷，在车体地板上平面施加均布的最大垂直载荷；
Step 7 进行复合工况的计算，为考核复合工况下的车体线性屈曲，线性合成两种上述两种载荷：最大垂直载荷和压缩载荷；
Step 8 定义车体模态频率的卡片，模态频率的频率范围设置为1～40Hz；
Step 9 定义静载荷工况，选择上述的边界约束条件、复合载荷；
Step10 定义线性屈曲分析工况，选择上述的定义的静载荷工况和车体模态频率；
Step 11 计算临界屈曲系数，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X；
Step 12 结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；
Step 13 比较分析，上述步骤得到的车体局部结构出现凹陷时的临界失稳载荷力，以及车体结构强度分析后提取该部位的载荷力的两值大小；
Step 14 如果根据车体结构强度得出的载荷力小于或等于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的；
Step 15 如果根据车体结构强度得出的载荷力大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
附图说明
图1本发明的高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置的结构图；
图2本发明的高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置的流程示意图；
图3本发明在Hyperworks软件中的材料参数设置界面；
图4本发明在Hyperworks软件中的板厚参数设置界面；
图5本发明在Hyperworks软件中的车体二维模型图；
图6本发明在Hyperworks软件中的车体局部区域凹陷模型图；
图7本发明在Hyperworks软件中的约束参数定义界面；
图8本发明在车体上的定义约束位置的示意图；
图9本发明在Hyperworks软件中的定义载荷、模态频率的界面；
图10本发明在Hyperworks软件中的定义静载荷工况的界面；
图11本发明在Hyperworks软件中的定义线性屈曲分析工况的界面；
图12本发明的车体失稳仿真分析的分析模型立体图。
其中，1-凹陷部，2-空簧。
具体实施方式
现结合附图和实施例对本发明作进一步地说明：
在本实施例中，高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置及其方法采用现有软件Hyperworks软件作为人机交互基础，形成本方案，但其他类似的有限元分析软件也可支撑本装置及本方法的应用。
1、在Hyperworks软件hypermesh模块中建立车体结构有限元模型。
1.1、设置材料参数
车体结构采用铝合金材料，其对应的材料参数如下：铝合金材料：Ε:69000MPa；μ:0.3,ρ:2.7e-9t/mm3。在材料定义模块中进行如下设置：如图3所示。
1.2、设置单元属性
依据车体设计图纸资料，对车体各部位结构的板厚进行属性赋值。由于本车体结构涉及到大量的板厚属性赋值，在此仅列出一个进行说明，如图4所示。其他不在赘述。
1.3车体有限元模型
根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构主要用四边形，局部用三角形板单元模拟，板单元大小设置为20mm，得到车体的二维模型，如图5所示。
在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，凹陷区域尺寸为假设凹陷深度4mm，凹陷长度3800mm，具体断面位置见图6所示。
2、建立车体结构的边界条件。
2.1建立约束
在hypermesh模块中建立约束的定义卡片spc，后续的车体约束中保持该卡片处于激活状态，如图7所示。
在车体四个空簧位置约束三个方向的平动自由度，如图8所示。
2.2建立载荷
如图9所示，在hypermesh模块中建立载荷的定义卡片1500kN、zuidacuizai以及复合载荷，后续的车体载荷施加中保持相应卡片处于激活状态。
本次分析中主要考核在最大垂直载荷(547.6kN)和压缩载荷(1500kN)复合工况下的车体线性屈曲。在车钩安装座施加车体纵向的1500kN，在车体地板上平面施加547.6kN的均布载荷。
复合工况的定义见图9中fuhe卡片的定义方法，线性的合成两种载荷：最大垂直载荷和压缩载荷。
同时也定义车体模态频率的卡片，名称定义为freq，频率范围1～40Hz。
2.3建立载荷分析工况
在完成车体有限元模型并定义的相应的约束和载荷后，下一步开始建立载荷分析工况，由于本次分析是线性屈曲分析，那么在hypermesh模块中定义如图10、图11所示。首先定义一个静载荷工况，名称定义为static load。约束选择spc，载荷选择fuhe。
然后定义线性屈曲分析工况，名称定义为linear buckling，选择上边定义的静载荷工况static load和模态频率freq。
3、计算结果
如图12所示，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该部位的临界屈曲系数为0.874。结果表明在初始施加载荷的87.4％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷。
4、通过线性屈曲分析，得出车体局部结构出现凹陷时的临界失稳载荷力，经过车体结构强度分析后提取后该部位的载荷力，比较两值大小，如果根据车体结构强度得出的载荷力小于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的，如果大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
如图1和图2所示，高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，包括三大部分，第一部分为建立车体结构有限元模型模块，第二部分为建 立车体结构边界条件模块，第三部分为车体结构失稳仿真分析模块，第一部分与第二部分均与第三部分相连接，具体地：
第一部分模块，通过人机交互装置获得车体设计的形状、尺寸而进行建模，还包括建立局部凹陷区域模型模块，在车体局部建立模拟至少一个凹陷部1；
第二部分模块，包括通过人机交互装置配置的建立车体边界约束模块、定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块、线性合成复合载荷模块、定义车体模态频率模块、定义静载荷工况模块、定义线性屈曲分析工况模块，其中：建立车体边界约束模块，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行约束限制；定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；线性合成复合载荷模块，接收定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；定义车体模态频率模块，设定车体模态频率的范围值备用，提供给第三部分模块；定义静载荷工况模块，对于车体的静载荷进行设置备用；定义线性屈曲分析工况模块，连接定义静载荷工况模块、定义车体模态频率模块，获得静载荷、模态频率数据；
第三部分模块，获得第一部分、第二部分模块的数据后，进行车体结构失稳仿真分析，包括依次连接的计算临界屈曲系数模块、提取临界失稳载荷力模块、比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，计算临界屈曲系数模块，输出该凹陷部的临界屈曲系数给提取临界失稳载荷力模块；提取临界失稳载荷力模块，得出该凹陷部处结构能够施加的最大载荷，即得出车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，输出备用；比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，获得车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，经过车体结构强度分析后提取后该部位的载荷力，比较两值大小，如果根据车体结构强度得出的载荷力小于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的，如果大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
第一部分模块包括设置车体材料参数模块、设置车体各部件板厚参数模块、建立整车车体有限元模型模块、建立局部凹陷区域模型模块，其中设置车体材料参数模块获得车体采用的材料参数；设置车体各部件板厚参数模块，根据车体设计图纸资料，获得车体各部件结构的板厚的属性赋值；建立整车车体有限元模型模块，根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形板单元，局部用三角形板单元进行模拟，获得车体结构二维模型；建立局部凹陷区域模型模块，在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷部1尺寸。
第三部分模块中，还包括判定该部分车体结构可靠模块、判定该部分需要补强模块，比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块根据数据分析结果，如果临界屈曲系数大于等于1则与判定该部分车体结构可靠模块连接，或如果临界屈曲系数小于1则与判定该部分需要补强模块连接。
建立车体边界约束模块中，在车体四个空簧2上约束其三个方向的平动自由度。
压缩载荷设置为：在车钩安装座处施加车体纵向载荷；所述的最大垂直载荷设置为：在车体地板上平面施加均布载荷。最大垂直载荷为547.6kN，即在车体地板上平面施加547.6kN的均布载荷；所述的压缩载荷为1500kN，即在车钩安装座施加车体纵向的1500kN。所述的建立整车车体有限元模型模块中，所述的板单元的大小设置为20mm；所述的定义车体模态频率模块中，模态频率范围定义为1～40HZ。所述的建立局部凹陷区域模型模块中，凹陷部尺寸为凹陷深度4mm，凹陷长度3800mm。
一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，包括以下步骤：
第一步，通过人机交互装置对车体设计的形状、尺寸而进行建模，并建立车体局部凹陷区域的模型，在车体局部建立模拟至少一个凹陷部；
第二步，通过人机交互装置配置车体结构的边界条件，执行步骤依次包括：
S1 建立车体边界约束，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行 约束限制；
S2 定义车体最大垂直载荷和压缩载荷，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；
S3 线性合成复合载荷，设置车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据后，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；
S4 定义车体模态频率，设定车体模态频率的范围值备用；
S5 定义静载荷工况，对于车体的静载荷进行设置备用；
S6 定义线性屈曲分析工况模块，配置已设定的静载荷、模态频率数据；
第三步，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X，结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；如果临界屈曲系数大于等于1则判定该部分车体结构可靠；如果临界屈曲系数小于1则判定该部分需要补强。
一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，其步骤如下：
Step 1 输入车体材料的各项参数；
Step 2 依据车体设计图纸资料，对车体各部位结构的板厚进行属性赋值；
Step 3 根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形，局部用三角形板单元模拟，获得车体的二维模型；
Step 4 在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷区域的凹陷深度、凹陷长度；
Step 5 配置建立车体的边界约束条件：在车体四个空簧位置约束三个方向的平动自由度，后续的车体约束中保持该配置处于激活状态；
Step 6 设置最大垂直载荷和压缩载荷，后续的车体载荷施加中保持相应卡片处于激活状态；在车钩安装座施加车体纵向的压缩载荷，在车体地板上平面施加均布的最大垂直载荷；
Step 7 进行复合工况的计算，为考核复合工况下的车体线性屈曲，线性合成两种上述两种载荷：最大垂直载荷和压缩载荷；
Step 8 定义车体模态频率的卡片，模态频率的频率范围设置为1～40Hz；
Step 9 定义静载荷工况，选择上述的边界约束条件、复合载荷；
Step 10 定义线性屈曲分析工况，选择上述的定义的静载荷工况和车体模态频率；
Step 11 计算临界屈曲系数，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X；
Step 12 结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；
Step 13 比较分析，上述步骤得到的车体局部结构出现凹陷时的临界失稳载荷力，以及车体结构强度分析后提取该部位的载荷力的两值大小；
Step 14 如果根据车体结构强度得出的载荷力小于或等于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的；
Step 15 如果根据车体结构强度得出的载荷力大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本案的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本案进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本案的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本案技术方案的精神，其均应涵盖在本案请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

  1. 一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，包括三大部分，第一部分为建立车体结构有限元模型模块，第二部分为建立车体结构边界条件模块，第三部分为车体结构失稳仿真分析模块，第一部分与第二部分均与第三部分相连接，具体地：
    第一部分模块，通过人机交互装置获得车体设计的形状、尺寸而进行建模，还包括建立局部凹陷区域模型模块，在车体局部建立模拟至少一个凹陷部；
    第二部分模块，包括通过人机交互装置配置的建立车体边界约束模块、定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块、线性合成复合载荷模块、定义车体模态频率模块、定义静载荷工况模块、定义线性屈曲分析工况模块，其中：建立车体边界约束模块，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行约束限制；定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；线性合成复合载荷模块，接收定义车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；定义车体模态频率模块，设定车体模态频率的范围值备用，提供给第三部分模块；定义静载荷工况模块，对于车体的静载荷进行设置备用；定义线性屈曲分析工况模块，连接定义静载荷工况模块、定义车体模态频率模块，获得静载荷、模态频率数据；
    第三部分模块，获得第一部分、第二部分模块的数据后，进行车体结构失稳仿真分析，包括依次连接的计算临界屈曲系数模块、提取临界失稳载荷力模块、比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，计算临界屈曲系数模块，输出该凹陷部的临界屈曲系数给提取临界失稳载荷力模块；提取临界失稳载荷力模块，得出该凹陷部处结构能够施加的最大载荷，即得出车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，输出备用；比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块，获得车体局部结构失稳时的临界失稳载荷力，经过车体结构强度分析后提取后该部位的载荷力，比较 两值大小，如果根据车体结构强度得出的载荷力小于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的，如果大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
  2. 根据权利要求1所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的第一部分模块包括设置车体材料参数模块、设置车体各部件板厚参数模块、建立整车车体有限元模型模块、建立局部凹陷区域模型模块，其中设置车体材料参数模块获得车体采用的材料参数；设置车体各部件板厚参数模块，根据车体设计图纸资料，获得车体各部件结构的板厚的属性赋值；建立整车车体有限元模型模块，根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形板单元，局部用三角形板单元进行模拟，获得车体结构二维模型；建立局部凹陷区域模型模块，在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷部(1)尺寸。
  3. 根据权利要求1或2任一所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的第三部分模块中，还包括判定该部分车体结构可靠模块、判定该部分需要补强模块，比较分析车体结构强度载荷力与临界失稳载荷力模块根据数据分析结果，如果临界屈曲系数大于等于1则与判定该部分车体结构可靠模块连接，或如果临界屈曲系数小于1则与判定该部分需要补强模块连接。
  4. 根据权利要求3所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的建立车体边界约束模块中，在车体四个空簧(2)上约束其三个方向的平动自由度。
  5. 根据权利要求1至4任一所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的压缩载荷设置为：在车钩安装座处施加车体纵向载荷；所述的最大垂直载荷设置为：在车体地板上平面施加均布载荷。
  6. 根据权利要求5所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的最大垂直载荷为547.6kN，即在车体地板上平面施加547.6kN的均布载荷；所述的压缩载荷为1500kN，即在车钩安装 座施加车体纵向的1500kN。
  7. 根据权利要求1至6任一所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的建立整车车体有限元模型模块中，所述的板单元的大小设置为20mm；所述的定义车体模态频率模块中，模态频率范围定义为1～40HZ。
  8. 根据权利要求7所述的一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真装置，其特征在于，所述的建立局部凹陷区域模型模块中，凹陷部尺寸为凹陷深度4mm，凹陷长度3800mm。
  9. 一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，包括以下步骤：
    第一步，通过人机交互装置对车体设计的形状、尺寸而进行建模，并建立车体局部凹陷区域的模型，在车体局部建立模拟至少一个凹陷部；
    第二步，通过人机交互装置配置车体结构的边界条件，执行步骤依次包括：
    S1 建立车体边界约束，在车体选取至少一个位置对于其自由度进行约束限制；
    S2 定义车体最大垂直载荷和压缩载荷，在车体水平平面上平面施加均布载荷，该均布载荷为车体承受的最大垂直载荷；在车体的至少一个位置上建立纵向的压缩载荷；
    S3 线性合成复合载荷，设置车体最大垂直载荷和压缩载荷模块的数据后，线性合成该最大垂直载荷和压缩载荷；
    S4 定义车体模态频率，设定车体模态频率的范围值备用；
    S5 定义静载荷工况，对于车体的静载荷进行设置备用；
    S6 定义线性屈曲分析工况模块，配置已设定的静载荷、模态频率数据；
    第三步，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X，结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；如果临界屈曲系数大于等于1则判定该部分车体结构可靠；如果临界屈曲系数小于1则判定该部分需要 补强。
  10. 一种高速动车组车体局部结构失稳有限元仿真方法，其步骤如下：
    Step 1 输入车体材料的各项参数；
    Step 2 依据车体设计图纸资料，对车体各部位结构的板厚进行属性赋值；
    Step 3 根据图纸中的车体结构建立车体有限元模型，车体结构用四边形，局部用三角形板单元模拟，获得车体的二维模型；
    Step 4 在整车车体有限元模型中，建立局部区域的凹陷模型，设置凹陷区域的凹陷深度、凹陷长度；
    Step 5 配置建立车体的边界约束条件：在车体四个空簧位置约束三个方向的平动自由度，后续的车体约束中保持该配置处于激活状态；
    Step 6 设置最大垂直载荷和压缩载荷，后续的车体载荷施加中保持相应卡片处于激活状态；在车钩安装座施加车体纵向的压缩载荷，在车体地板上平面施加均布的最大垂直载荷；
    Step 7 进行复合工况的计算，为考核复合工况下的车体线性屈曲，线性合成两种上述两种载荷：最大垂直载荷和压缩载荷；
    Step 8 定义车体模态频率的卡片，模态频率的频率范围设置为1～40Hz；
    Step 9 定义静载荷工况，选择上述的边界约束条件、复合载荷；
    Step 10 定义线性屈曲分析工况，选择上述的定义的静载荷工况和车体模态频率；
    Step 11 计算临界屈曲系数，进行车体结构失稳仿真分析，经过计算得出该凹陷部的临界屈曲系数0.X；
    Step 12 结果表明在初始施加载荷的X％时，结构已经出现失稳现象，进而得出该结构能够施加的最大载荷；
    Step 13 比较分析，上述步骤得到的车体局部结构出现凹陷时的临界失稳载荷力，以及车体结构强度分析后提取该部位的载荷力的两值大小；
    Step 14 如果根据车体结构强度得出的载荷力小于或等于临界失稳载荷力，那么这种缺陷状态车体结构在运行是可靠的；
    Step 15 如果根据车体结构强度得出的载荷力大于临界失稳载荷力，那么这种缺陷车体结构就需要做进一步补强方案以提高缺陷部位的刚度。
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