立柱扶手杆起到维持乘客站立平衡和缓解乘客疲劳的作用，其结构样式体现车辆特色，布局和形式多种多样。每条线路车辆的立柱扶手结构和采用的材质都会有所不同，在确定结构样式前需要对其进行强度分析，以验证立柱扶手强度是否能够达到设计要求。上海轨道交通11号线车辆的侧扶手采用悬臂结构，本研究对使用铝合金材质的侧扶手结构进行强度分析。
      立柱扶手多采用铝合金管和不锈钢管制成，其直径一般在3238 mm之间，铝合金管多采用阳极氧化进行表而处理，不锈钢管表而采用拉丝处理。上海轨道交通11号线车辆的立柱扶手采用的是直径为38 mm，表而经过阳极氧化的铝合金管。为防比车辆运行过程中产生的摇晃和震动对乘客造成不便，将由于偶然原因产生的危害降到最低，在座椅上方、贯通道两侧、车厢两端都设置了扶手，并对受力部位最恶劣的座椅侧扶手进行强度分析计算，以确保扶手满足安全要求。
      标准UIC 566《车体及车体部件的载荷》中规定“扶手纵向、水平和垂直三个方向的载荷大于750 N。分析的有限元模型如图所示，分析模型中忽略了一些小的圆角、倒角等细节，忽略这些元素基本不会对所关心的计算结果产生较大影响，但是可以减小计算量。模型中部件的建立是用CATIA软件来实现的，而装配、计算及结果处理是通过ABAQUS有限元软件来实现的。顶部连接座采用线性六而体单元，侧扶手弯拉杆和横拉杆采用Continue shell单元，T型接头采用线性四而体单元。
      由于地铁车辆载客量大，扶手受力情况复杂多样，在上海轨道交通11号线车辆设计过程中对侧扶手的受力进行模拟实验，计算载荷考虑4种工况：1)根据UIC 566标准要求加垂直力F，水平力和纵向力，大小均为750 N，2)在分析工况一的基础上，考虑车辆冲击振动情况，设置工况FZ=1470 N，工况三F3=1470 N，3)考虑到车辆满载的情况设置工况四：侧扶手横拉杆组成施加两个900 N的竖直载荷和1300 N/m的均布载荷。
      连接座与侧扶手弯拉杆、侧扶手弯拉杆与T型接头、T型接头与横拉杆的连接部位均采用TIE约束，顶部连接座采用全约束。通过有限元分析，各零件工况一的应力分布情况如图所示。其中顶部连接座最大应力分布在内孔上边沿处，侧扶手弯拉杆最大应力分布在与T型接头接触的位置，T型接头最大应力分布在与弯拉杆接触的内表而边沿表中列出了各种工况各种部件的应力情况，并分析计算出相应的安全系数。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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