[摘 要]轿厢作为观览车的运载工具，其承载能力及可靠性和游客的人身安全息息相关，本文通过有限元软件Ansys对轿厢的结构进行分析验算，为轿厢的设计开发提供了理论依据。
　　[关键词]观览车轿厢 铝合金结构 有限元 强度 静力学分析
　　中图分类号：TU834.5 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2019）05-0293-01
　　1.结构说明
　　轿厢的整体外形为球形，主体结构为铝合金骨架，关键连接部件为钢结构件，轿厢通过顶部的四个吊点连接至观览车上的悬挂轴部分，轿厢总体直径为2.6m，详情见图1。
　　2.计算模型
　　轿厢的静力分析模型，简化为空间的刚架结构，考虑到计算机资源的限制，对复杂铝合金型材的截面进行了等效的简化。
　　3荷载工况
　　根据《游乐设施安全规范（GB8408-2008）》4.2规定，计算载荷如下：
　　3.1永久载荷
　　永久载荷为厢体自重，可通过设置材料密度，定义标准重力加速度，由软件自行计算。
　　3.2活载荷
　　活载荷为乘客载荷，每个乘客按700N计算，共6人，考虑1.1的动载荷系数，则活载荷为 。
　　3.3惯性力
　　由于运动速度变化产生的力，根据GB8408中的4.6.1可知，摩天轮的旋转线速度不超过 ，加速度取值为 ，动载荷系数取为1，按满载计算，惯性力为 。
　　3.4风载荷
　　根据GB8408-2008《游乐设施安全规范》中4.2.2.7规定，风载荷分为工作状态载荷和极限载荷，工作状态的风载荷按照最大风速 计算；极限载荷取项目地武汉的基本风压值，风载荷的计算方法参照GB50009中的规定执行，应能承受当地气象数据提供的风载荷。
　　—高度 处的风振系数，高度取为100m，引用自观览车整体结构计算书，使用工况，取 ，极限工况，取 ；
　　—风荷载体型系数，结构为球形，所以体形系数 ”；
　　—风压高度变化系数，地面粗糙可类比7.2.1中的B类（田野、乡村、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区），100m取 ；
　　—基本风压，工作状态下，风速为 ，对应的风压为 （标准状况下，风压=140N/m2）；非工作状态下，根据GB50009《建筑结构载荷规范》，项目地武汉50年一遇的风压值为 ”
　　—动载荷系数，取 ；
　　由于风向垂直于轿厢悬挂轴向时，轿厢可随风摆动，迎风面积较小，轿厢受力情况远远优于风向平行于轴向时，故不做计算，只考虑风向平行于悬挂轴的工况。
　　查图得到迎风面积为 ，代入公式计算可得工作状态下风载荷为 ，非工作状态下风载荷为 。
　　3.5雪载荷
　　由《游乐设施安全规范（GB8408-2008）》：游乐设施的设计，在静止状态下应能承受雪载荷，积雪厚度不超过80mm时，施加在游乐设施总体表面的雪载荷，按照 的雪压进行计算；当观览车停止运行时，极限雪载荷按武汉的100年重现期内的雪压 计算。
　　轿厢顶棚的投影面积为 ，可计算得正常工作状态下雪载荷为 ；非工作状态下雪载荷为
　　4.轿厢受力分析
　　4.1施加载荷
　　工作状态下，将轿厢的四个吊点进行固定，工作状态雪载荷作用在框架外侧上顶，活载荷 均布在轿厢框架的底部支撑梁上，惯性力作用在轿厢的整体，工作状态风载荷施加在轿厢迎风面上，厢体自重为添加标准重力加速度载荷。
　　非工作状态下，同样将轿厢的四个吊点进行固定，非工作状态雪载荷作用在框架外侧上顶，非工作状态风载荷施加在轿厢迎风面上，厢体自重為添加标准重力加速度载荷。
　　4.2 可靠性分析
　　根据轿厢的工作状态和非工作状态，分别按照GB8408验算其最大应力和安全系数，应力云图见图2，图3。
　　通过ANSYS计算得出骨架所受最大应力为35.56MPa，骨架主体材料为6A02，抗拉强度 ，则安全系数 ，满足设计要求。
　　通过ANSYS计算得出骨架所受最大应力为49.57MPa，骨架主体材料为6A02，名义屈服强度 ，则安全系数 ，满足设计要求。
　　5.结论
　　本文以6人观览车轿厢为例，对观览车轿厢的静力强度分析的过程进行了论述，通过验算可知，轿厢的承载能力及应力安全系数均满足规范要求，具有较高的可靠性。