高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及分析

铝合金车体是高速列车的关键核心部件,设计中需要满足超长疲劳寿命要求。工程中,为避免实际运行中发生疲劳失效,同时降低试验成本,常采用加速寿命试验方法。采用车辆系统动力学方法计算获得车体随机载荷谱,对载荷谱进行处理,得到载荷频次图;基于FKM标准,编制三种载荷比下1×10⁷次循环对应的车体加速载荷谱;采用有限元法,分别施加三种载荷比条件下的载荷谱,得到对应的加速系数;分别采用线性及非线性损伤累积理论,分析载荷块谱的加载顺序对车体损伤累积的影响。得出结论：在原始载荷谱和加速载荷谱作用下,车体结构各点疲劳损伤均小于1,满足设计要求;分别提高载荷比至P=1/3和P=2/3,对应的加速系数为12.75和218.65;载荷谱加载顺序对车体疲劳累积损伤有影响：以P=2/3为例,高-低顺序载荷谱循环632次时,损伤值累积达1,而对应相同的损伤值,低-高顺序载荷谱仅需要循环614次。结果表明车体承受载荷存在低应力幅占优的特点,即低-高加载顺序具有更好的加速效果。对车体加速寿命试验载荷谱的编制及分析方法研究,为车体台架疲劳试验提供理论依据及科学指导。     

高速受电弓上框架加速寿命试验载荷谱编制研究

以受电弓上框架为研究对象,提出一种适合受电弓部件的加速寿命试验载荷谱编制方法.首先,基于有限元方法建立弓网耦合动力学模型,应用多体动力学仿真计算得到上框架载荷谱;运用动应力分析方法,将上框架载荷时程数据转换为所关注焊接处的应力谱;同时,研究了应力谱振幅方法的统计特性,结果表明幅值服从威布尔分布,并运用参数法外推建立了八级一维加载谱;为便于实验台架作动器的加载,提出了载荷反推方法,通过台架实验的数据得到,对比加速谱的误差控制在6％以内.该方法可为受电弓各部件的疲劳寿命试验和寿命预测提供参考.     

变刚度钢板弹簧的一种计算方法

本文联合应用集中载荷法和共同曲率法对变刚度钢板弹簧的计算进行了研究，建立了变刚度钢板弹簧的计算模型，并进行了实例检验。     

钢板弹簧疲劳寿命概率分布分析

通过一组大样本钢板弹簧疲劳寿命数据的分析，得出正态分布、对数正态分布、指数分布、二参数Weibull分布和三参数Weibull分布的概率密度函数或分布函数，经K－S检验和x^2检验证实钢板弹簧疲劳寿命服从除指数分布外的四种分布，并以三参数Weibull分布为最优。     

疲劳／断裂加速试验载荷谱编制的损伤当量折算方法

提出了疲劳／断裂加速试验载荷编制的损伤当量折算方法，使用方法编制的加速试验载荷谱能大大压缩试验时间，并保证加速谱与原谱对构件造成的损伤等效，从而使试验结果真实，可靠。     

钢板弹簧疲劳寿命概率分布分析

通过一组大样本钢板弹簧疲劳寿命数据的分析 ,得出正态分布、对数正态分布、指数分布、二参数 Weibull分布和三参数 Weibull分布的概率密度函数或分布函数 ,经 K—S检验和 χ2检验证实钢板弹簧疲劳寿命服从除指数分布外的四种分布 ,并以三参数 Weibull分布为最优。     

疲劳载荷谱编制准则

通过试验和理论分析，研究了随机疲劳载荷的小载荷取舍标准，载荷之间的相互作用效应和顺序效应对疲劳损伤的影响，最后提出了与随机载荷历程等效的疲芝谱的编制方法及准则。     

变截面钢板弹簧断裂分析

钢板弹簧主要是作为减震、储能零件使用,为了获得汽车行驶的安全性,应保证钢板弹簧的高强度和具有较高的使用寿命,其疲劳寿命与表面状况以及热处理过程控制联系紧密。通过对某重卡少片变截面钢板弹簧在研发过程中的断裂样件进行宏观形貌分析、显微组织扫描电镜观察、硬度测试、喷丸残余应力测试等,对其开裂原因进行了分析。结果表明,该钢板弹簧材料在热处理过程中非常容易形成上贝氏体组织,增大组织的硬脆性,加快疲劳扩展速度,在表面出现微缺陷或喷丸效果未达到预期目标时,导致钢板弹簧的疲劳寿命降低。     

渐变刚度钢板弹簧的非线性有限元分析

针对传统的钢板弹簧设计计算方法难以考虑钢板弹簧实际的工作状况,综合考虑钢板弹簧实际工作过程中的大变形、各簧片及垫片之间的接触和摩擦等非线性因素,基于有限元分析方法对某汽车后悬架渐变刚度钢板弹簧的刚度及强度特性进行分析。其刚度及强度试验结果表明,考虑非线性因素后建立的钢板弹簧有限元模型精度比较高。在模型验证精确的基础上,利用瞬态动力学分析方法求解钢板弹簧在简谐载荷激励下的动态响应,获得其动态特性随激励载荷频率与幅值的变化规律。该建模方法能有效地模拟钢板弹簧实际工作状态,可为钢板弹簧结构进一步的优化提供前提。     

汽车零部件疲劳分析载荷谱加速编辑法研究

以某试验场实车采集的轮心六分力信号和关键点监测信号为基础数据,分别采用伪损伤保留法、损伤保留法和峰谷值抽取法对实测信号加速编辑;从时间压缩比例、功率谱密度、统计参数、穿级计数和雨流计数等5个方面对加速谱进行了讨论分析;从疲劳仿真角度进一步探讨了不同加速编辑法分析零部件疲劳问题求解结果精度的差别,并对加速谱效率进行了评估。研究结果表明,3种加速编辑法分析得出的转向节疲劳寿命的相对误差差距较小,均在3.72%以内,但疲劳仿真效率较原始载荷谱有大幅提高。综合考虑多方面分析角度,损伤保留法可准确删除原始信号中的无损伤段,获取时间最短加速谱的同时功率谱密度吻合程度最好,分析零部件疲劳问题效率及分析结果的精度最高,损伤保留法相对伪损伤保留法和峰谷值抽取法更具优势。     

快门机构加速寿命试验设计与等效性分析

对旋转圆盘式快门机构的加速寿命试验进行设计,以固体润滑轴承为重点研究对象,分析影响轴承寿命的因素,把转速作为加速应力.分析机构加速后,轴系动不平衡量带来的动载荷对轴承最大接触应力的影响,建立正常工作寿命和加速寿命的等效关系.分析认为经过动平衡处理后,动载荷对轴承接触应力的影响很小,轴承受力环境没有发生很大变化,可以通过提高转速,加大润滑膜单位时间的磨损次数,来达到加速寿命试验的目的.     

车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法*

提出多载荷时间历程的外推方法,给出车下设备承载结构疲劳试验载荷谱编制方法。基于载荷时间历程的雨流计数矩阵,利用二维核密度估计方法(Kernel density estimation, KDE),提出在多载荷时间历程输入条件下的外推方法;应用平均应力修正公式、累积损伤理论和等效损伤准则,根据外推载荷数据,给出疲劳试验程序谱的编制方法;结合动车组车下设备线路测试数据对外推方法进行验证,编制了车下设备承载结构疲劳试验程序谱,并分别使用疲劳试验程序谱和振动测试数据对承载结构进行疲劳强度计算。数据外推结果表明：多载荷时间历程外推方法计算的损伤与实际载荷损伤误差为3.6%,大的扩展倍数下KDE可以给出低周、大幅值载荷;疲劳强度计算结果表明：由于KDE外推产生了大幅值载荷,疲劳试验程序谱计算的损伤比振动测试数据计算的损伤增加了43.8%,所以,在进行疲劳试验载荷谱编制时,需要计算可能出现的大幅值载荷。此研究为其他结构程序载荷谱的编制提供借鉴案例。     

某型轿车摆臂程序载荷谱编制研究

通过实测摆臂试车场道路载荷谱,对摆臂目标测点载荷谱进行了统计分析,综合考虑结构的低载强化特性与传统载荷谱编制方法,提出了一种包含具有强化效果载荷的程序载荷谱编制方案。该方案依据摆臂结构的低载强化特性删除了大量无效载荷,同时保留了载荷谱中具有强化效果的载荷,并研究了强化载荷之间的等强化准则,将强化载荷折算到最佳强化载荷等级,减少了强化载荷试验频次,能够快速、真实地模拟出汽车零部件实际受载情况,试验加速效果明显。     

滚动直线导轨副寿命试验方法

针对滚动直线导轨副的寿命问题,对其寿命试验方法进行了研究。介绍了滚动直线导轨副寿命试验装置的组成结构和功能,根据试验装置提出了滚动直线导轨副的恒定应力加速寿命试验方法。在此基础上采用最优线性无偏估计法对试验数据进行了处理。对形状参数和特征寿命的估计值进行了计算和分析。对具体型号的滚动直线导轨副,给出其加速寿命试验方法示例。     

月球车驱动系统密封副加速寿命试验研究

为了适应月球车长寿命、高可靠性的要求，利用变载荷谱加速寿命试验方法对月球车驱动系统的密封副进行了寿命试验研究。在分析月球环境的基础上，研究了月球车密封材料的关键故障模式和故障机理，设计了基于温度变化率和驱动转速的加速应力试验剖面，建立了混合威布尔分布的综合应力加速寿命试验模型和统计分析方法。通过寿命试验，给出了月球车密封副在常规应力下的寿命特征，从而为月球车的设计和研制及月球车驱动系统密封配对材料的选取提供试验验证依据。分析结果表明，所选用的配对密封副材料在密封效果和寿命上均满足设计要求。     

风电轴承多工况试验载荷谱的编制

首先采用雨流计数法统计分析单一工况载荷幅值、均值的循环作用次数,根据相关系数优化法得到单一工况载荷幅值的概率分布函数,同时通过波动中心方法获得单一工况载荷均值的波动中心;再采用加权方式确定多工况载荷幅值的复合概率分布函数以及载荷均值的总波动中心.将载荷幅值作用次数扩展为10(6)次,进而得到载荷幅值不等距8级载荷谱,将该幅值的8级载荷谱叠加于均值的总波动中心编制成风电轴承多工况试验载荷谱.试验载荷谱既保留了多工况原始工作载荷的母体特性,又使轴承的试验加载成为可能.