基于名义应力的焊接结构疲劳强度评定方法研究

分析和研究了我国钢结构设计规范、英国钢结构疲劳设计和评定规程以及国际焊接学会焊接接头及构件疲劳设计标准中基于名义应力的焊接结构疲劳强度评定方法。各规范或标准均使用经典的疲劳理论作为疲劳计算依据,评定方法简单易用,且提供的疲劳强度数据以实验室疲劳试验为基础,应用于工程实际问题具有较高的可靠性。合理应用这些数据和方法于机车车辆焊接承载结构的疲劳强度分析,对提高机车车辆的安全可靠性具有十分现实的意义。     

基于静力子结构技术对轮轴接触下车轮的强度分析

利用有限元分析中的静力子结构技术,在考虑轮轴过盈配合接触非线性情况下,利用有限计算资源,应用有限元方法快速完成车轮的强度分析。计算结果表明,采用此方法可以更加真实而准确地反映车轮在多载荷工况下的应力分布。     

基于不同应力法的焊接构架纵向角接头疲劳累积损伤评估

在焊接构架结构应力计算整体有限元模型基础上,通过考虑接头角焊缝和1 mm焊趾虚拟缺口半径,对转臂定位座板与箱形侧梁下盖板的组焊纵向角接头进行逐步细化,构建热点应力和有效缺口应力计算局部模型.在动态疲劳试验载荷等效的9级载荷谱作用下,分别基于名义、热点及有效缺口三种不同应力参量,结合ⅡW建议的疲劳设计S-N曲线进行累积损伤计算.结果表明,有效缺口应力的累积损伤远高于名义和热点应力,极有可能引起评估结果过于保守.为充分发挥有效缺口应力法的优势,需要以更加符合结构实际的缺口几何数据和强度数据作为支撑.     

不同标准的钢结构焊接细节疲劳设计S-N曲线比较

针对基于名义应力的焊接结构疲劳分析,主要列举了6种当前国际上应用较为广泛的结构设计标准提供的疲劳设计S-N曲线。对其间存在的异同进行了全面对比分析。在此基础上,提出了国内铁道车辆产品在各焊接承载部件的疲劳寿命预测研究中,宜应用最新的IIW疲劳设计规范提供的S-N曲线数据库,并在今后可能制定行业标准时作为重点参考。     

高速动车组空气弹簧垂向动态特性研究

建立空气弹簧的气动流体力学模型,并推导空气弹簧垂向特性与其回滞曲线几何特征的关系式。基于该气动模型,通过静态及动态仿真试验,着重研究橡胶气囊体积、附加空气室体积及节流孔直径三个结构参数与空气弹簧垂向静态刚度、动态刚度及阻尼特性的关系。在此基础上,使用包含该空气弹簧气动模型的高速动车组整车动力学模型,进一步研究空气弹簧结构参数对车辆垂向平稳性的影响规律。计算结果表明,增大橡胶气囊体积可有效改善车辆垂向平稳性;附加空气室体积达到一定值时,进一步增大对提高车辆垂向平稳性作用不大,应保证附加空气室容积至少为35 L;随着节流孔直径的增大,车辆垂向平稳性指标首先快速减小然后缓慢增大,说明节流孔直径存在一较优取值范围,约为15~25 mm,使车辆垂向平稳性达到最佳。     

基于热点应力的焊缝疲劳强度评定研究

为解决名义应力法在焊接结构疲劳强度评定中应用的局限性,全面介绍和分析了当前国际上研究较多的基于热点应力的焊接板结构焊缝疲劳强度评定方法。主要包括热点应力定义、组成及其类型,热点应力的外推法确定及相应的有限元建模原则,DNV推荐的热点应力S—N曲线和经典的焊接结构疲劳强度评定及寿命预测算法。在机车车辆焊接承载部件的疲劳分析中,合理应用热点应力法以补充和完善名义应力评定,对提高评定及寿命预测精度具有较为现实的实用价值。     

工程轨道车转向架焊接构架强度与模态分析

根据TB/T 2368—2005《动力转向架构架强度试验方法》,采用有限单元法对新型工程轨道车转向架焊接构架进行了静强度、疲劳强度和模态分析。计算结果表明,构架强度和刚度能够满足车辆运用要求。