隨著地鐵列車的發(fā)展，車輛速度不斷提升，客室內(nèi)部空間不斷要求加大，為滿足高速轉(zhuǎn)向架1、2系懸掛裝置空間的需求，保證客室地板高度的統(tǒng)一及底架結(jié)構(gòu)的延續(xù)，減薄地板結(jié)構(gòu)已成為新的挑戰(zhàn)。泡沫鋁地板是一種新型薄地板，其有良好的隔聲和減噪性能。本次應(yīng)力測(cè)試試驗(yàn)就是研究分析該新型地板能否滿足城軌地鐵車輛運(yùn)營(yíng)及反復(fù)的載荷變化要求。

試件情況及所需儀器

試驗(yàn)樣件選取地鐵車輛門窗區(qū)之間的典型區(qū)域，兼顧實(shí)驗(yàn)臺(tái)可容納面積，下部支撐同現(xiàn)車實(shí)際底架橫梁支撐。

應(yīng)力測(cè)試儀器采用聚航科技JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀，選擇64通道，配備采集軟件，在筆記本上實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。

動(dòng)應(yīng)力測(cè)試實(shí)驗(yàn)條件

采用泡沫鋁地板安裝單元，地板及地板支撐座按北京昌平線地板結(jié)構(gòu)安裝，施加AW2狀態(tài)固定載荷，同時(shí)模擬乘客換乘工況，對(duì)泡沫鋁地板施加交變載荷。

AW2狀態(tài)試驗(yàn)載荷依照城軌地鐵車輛合同中有關(guān)車輛載客能力的規(guī)定：

額定載客按6人/m²計(jì)算；超員載客按8人/m²計(jì)算；超客人均重量按60千克/人；靜載按6人/m²，動(dòng)載按2人/m²變化。

在試驗(yàn)同時(shí)，根據(jù)泡沫鋁地板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及受力狀況，確定泡沫鋁地板可能出現(xiàn)較大應(yīng)力位置，在地板上增加6個(gè)測(cè)點(diǎn)，對(duì)于這些關(guān)鍵點(diǎn)采用電阻應(yīng)變方法進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試。考慮到每個(gè)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力方向不能*確定，所有測(cè)點(diǎn)均用0°、45°和90°三向應(yīng)變片。

疲勞測(cè)試實(shí)驗(yàn)條件

泡沫鋁底板振動(dòng)疲勞試驗(yàn)條件為：負(fù)載按照AW2取值，激振條件為垂向0.33g振動(dòng)幅度，激振頻率10HZ，200萬(wàn)次。

疲勞載荷試驗(yàn)次數(shù)：按照地鐵運(yùn)營(yíng)時(shí)間早6時(shí)起至晚23時(shí)結(jié)束，站間間隔5分鐘，兩次換乘作為一次載荷交變周期，則一日內(nèi)的載荷變化次數(shù)為：

（23-6）*60÷（5*2）=102次按照車輛主要結(jié)構(gòu)部件設(shè)計(jì)壽命為30年計(jì)算，30年地板承受交變載荷次數(shù)為：

30*365*102=1116900次

選取1.8的安全系數(shù)經(jīng)圓整后獲得疲勞載荷試驗(yàn)次數(shù)為：

1116900*1.8=2010420≈200萬(wàn)次

應(yīng)力測(cè)試過(guò)程

將壓載沙袋逐個(gè)放在泡沫鋁底板上，對(duì)試驗(yàn)裝置激振，記錄各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)自放置壓載沙袋到開(kāi)始激振全過(guò)程動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)量結(jié)果。分析各應(yīng)變測(cè)點(diǎn)記錄結(jié)果，*大動(dòng)應(yīng)變出現(xiàn)在C點(diǎn)，為198.2με；*大動(dòng)應(yīng)變變化幅值出現(xiàn)在F點(diǎn)，應(yīng)變變化幅度為111.3με。

結(jié)論

泡沫鋁地板是一種全新的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行了動(dòng)應(yīng)力測(cè)試和疲勞測(cè)試，試驗(yàn)后取用樣本，截?cái)嗪笥^察截面狀態(tài)，并由地板中部、端部各取兩塊試件對(duì)面板、背板剝離，觀察泡沫鋁芯材狀態(tài)。

由此可見(jiàn)，200萬(wàn)次疲勞試驗(yàn)后，樣件泡沫鋁芯材無(wú)任何損壞現(xiàn)象。因此可以確定泡沫鋁可以滿足地鐵車輛的交變載荷工況的使用要求。