城市轨道车辆前窗粘接强度校核分析

房海涛

摘要：随着社会经济的不断发展，城市化进程速度在不断加快，与此同时，城市轨道交通得到了全面的发展。对于城市轨道车辆而言，通过胶粘剂，前窗进一步固定在车体之上，为了更好的保证城市轨道交通车辆运行的可靠性，就要开展城市轨道交通车辆前窗粘接强度校核分析，确保满足实际的行车安全需求。

关键词：城市轨道;车辆黏接强度;校核分析

前言：一些大中型城市在发展过程中，会将其作为首选的通行工具，使城市压力得到有效缓解。在城市轨道车辆中，司机室前窗作为车辆非常重要的组成内容，其粘接结构的可靠性与车辆行车的安全性有着直接的影响。对比常规车辆运行，城市轨道车辆的受力相对复杂，因此，对于前窗粘接强度而言，其必须要充分满足实际的涉及要求，同时，还要确保有一定的安全冗余。

1、前窗结构及安装方式

对于前窗玻璃而言，其属于三层夹胶结构，以司机室前窗弧度制造为依据，最外层为单层钢化玻璃，其中，内层也为单层钢化玻璃，最中间的一层为PVB胶膜。在安装前窗玻璃的过程中，会将结构胶粘剂应用进来，并且将其直接粘接在车体司机室的玻璃框架之上。

2、建立有限元分析模型

在开展弹性胶粘剂强度校核的过程中，最需要关注的重点内容，就是弹性胶粘剂的实际变形量。而采取以往的公式计算方式，无法实现高效表达，在本文中，选用有限元计算方法，详细计算在各种工况下，弹性胶的实际受力状态和变形能力。

2.1、有限元模型的建立

如图1所示，为定义全局坐标系，从整个坐标系来看，其完全满足右手法则。对于X轴而言，其恰好处于水平面之内，并且与运动方向完全相同;对于Y轴而言，其也完全处于水平面之内，与车辆纵轴保持垂直状态;对于Z轴，其处于竖直平面之内，与车辆纵轴保持垂直窗台，且正方向向上。

在hypermesh中，将部分车体有限元模型建立进来，其中不但有车体，还有前窗和粘接胶。为了使工作总量进一步减少，将包含司机室车头部分的车体结构选用进来，进行有限元模型的建立。其中，节点总数为425363，整体单元总数为442575。

2.2、材料属性定义

对于城市轨道车辆而言，其前窗玻璃都会选用钢化玻璃，同时，对于车体安装面而言，其实际的材质也多为聚酯玻璃钢，整个车体车身结构，会选用铝合金材质，同时，将聚氨酯胶粘剂SIKA268选用进来，将其作为重要的粘接结构胶。

2.3、荷载工况确定

2.3.1、环境因素

以合同要求为基准，实际的车辆需要完全满足零下三十五摄氏度到四十摄氏度的外在环境要求，同时，实际的海拔高度也要完全低于1500m运行环境，既可以达到承受雨雪的环境要求，又要满足承受偶有沙尘暴和煤尘等环境要求，轨道车辆在营运过程中，應保持持续运行速度在80km/h左右，同时，最高运营速度可达到140km/h。

2.3.2、荷载分析

以BS EN12663-1-《铁路应用-铁路车辆车体的结构要求》为依据，要保证前窗玻璃，完全处于机车的端部位置，因此，机车在实际运行的过程中，其会受到纵向的动载荷为3g，同时，横向动载荷为1g，垂向动载荷为3g。

2.4、仿真计算结果

以实际的工况为依据，将有限元计算软件ANSYS应用进来，对LC1～LC8工况下前窗的粘接强度进行分别计算。以荷载工况和具体结算结果为基础，可以进一步知晓：对于整个粘接结构而言，影响最大的就是气动载荷，其中，对于LC7和LC8工况而言，其属于前窗玻璃粘接受力最为恶劣的工况。

3、胶粘剂的强度校核

以标准DVS1618为依据，对胶粘剂的许用应力进行计算。具体计算公式如下：

在该式中，σch代表的含义，就是蓝神剪切应力，其值为1.3MPa;f T对于而言，其实际代表的含义，就是温度影响因素，取值为0.7;对于f M而言，其本身属于一种环境影响因子，取值为0.72;对于f L其实际代表的含义，就是静载影响因子，取值为1;f D取值也为1，其属于动载影响因子;对于f G，其属于非常重要的集合影响因子，取值为0.9;还有一个最为不可或缺的，就是S，其作为安全系数，取值为2。

根据该公式，可以将实际应用的聚氨酯胶粘剂的许用应力计算出来，计算得到的结果为0.3MPa。通过相应的仿真计算记过，获取到的值为0.08MPa，实际的安全系数为3.75，根据这些计算数值，可以发现，完全满足实际的聚氨酯胶粘剂的相应强度要求。

对于胶粘剂变形量而言，通过相应的仿真计算，可以得到结果为0.15mm，对比安装面胶粘剂5mm厚度，要远远小于该值，与此同时，33.3为安全系数，可以完全的达到聚氨酯胶粘剂实际变形量的要求和目标。

结语：总而言之，本篇文章对城市轨道车辆前窗粘接强度校核进行了深入的分析和探讨。可以广泛应用在城市轨道交通车辆的前窗粘接结构之中，保障城市轨道交通车辆的运行安全性和稳定性，促进城市持续发展。

参考文献：

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