泡沫铝地板动应力测试研究试验

随着地铁列车的发展,车辆速度不断提升,客室内部空间不断要求加大,为满足高速转向架1、2系悬挂装置空间的需求,保证客室地板高度的统一及底架结构的延续,减薄地板结构已成为新的挑战。泡沫铝地板是一种新型薄地板,其有良好的隔声和减噪性能。本次应力测试试验就是研究分析该新型地板能否满足城轨地铁车辆运营及反复的载荷变化要求。

试件情况及所需仪器

试验样件选取地铁车辆门窗区之间的典型区域,兼顾实验台可容纳面积,下部支撑同现车实际底架横梁支撑。

应力测试仪器采用聚航科技JHDY动态应变仪,选择64通道,配备采集软件,在笔记本上实时显示数据。

动应力测试实验条件

采用泡沫铝地板安装单元,地板及地板支撑座按北京昌平线地板结构安装,施加AW2状态固定载荷,同时模拟乘客换乘工况,对泡沫铝地板施加交变载荷。

AW2状态试验载荷依照城轨地铁车辆合同中有关车辆载客能力的规定：

额定载客按6人/m2计算;超员载客按8人/m2计算;超客人均重量按60千克/人;静载按6人/m2,动载按2人/m2变化。

在试验同时,根据泡沫铝地板的结构特点及受力状况,确定泡沫铝地板可能出现较大应力位置,在地板上增加6个测点,对于这些关键点采用电阻应变方法进行应力测试。考虑到每个应力测点的主应力方向不能完全确定,所有测点均用0°、45°和90°三向应变片。

疲劳测试实验条件

泡沫铝底板振动疲劳试验条件为：负载按照AW2取值,激振条件为垂向0.33g振动幅度,激振频率10HZ,200万次。

疲劳载荷试验次数：按照地铁运营时间早6时起至晚23时结束,站间间隔5分钟,两次换乘作为一次载荷交变周期,则一日内的载荷变化次数为：

(23-6)*60÷(5*2)=102次按照车辆主要结构部件设计寿命为30年计算,30年地板承受交变载荷次数为：

30*365*102=1116900次

选取1.8的安全系数经圆整后获得疲劳载荷试验次数为：

1116900*1.8=2010420≈200万次

应力测试过程

将压载沙袋逐个放在泡沫铝底板上,对试验装置激振,记录各应变测点自放置压载沙袋到开始激振全过程动态应变测量结果。分析各应变测点记录结果,*大动应变出现在C点,为198.2με;*大动应变变化幅值出现在F点,应变变化幅度为111.3με。

结论

泡沫铝地板是一种全新的结构,进行了动应力测试和疲劳测试,试验后取用样本,截断后观察截面状态,并由地板中部、端部各取两块试件对面板、背板剥离,观察泡沫铝芯材状态。

由此可见,200万次疲劳试验后,样件泡沫铝芯材无任何损坏现象。因此可以确定泡沫铝可以满足地铁车辆的交变载荷工况的使用要求。