基于线路实测载荷的转向架构架台架试验方法研究

以高速列车转向架构架为研究对象,线路试验获取了转向架轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷时程曲线,分析列车进出站、不同速度等级、载荷作用频率对弹簧载荷和一系减振器载荷的影响规律及载荷差异性。采用准静态加载台架试验得到弹簧载荷、一系减振器载荷与构架端部疲劳关键区域应力之间的传递关系,结合线路实测载荷计算得到应力响应曲线,进而获取构架在弹簧载荷、一系减振器载荷及两种载荷耦合作用下的疲劳损伤值。据疲劳损伤一致性理论计算车辆设计寿命里程下构架的弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷,并建立基于等效载荷的疲劳损伤计算公式,确定弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷的幅值大小及相位关系,最后形成了基于线路实测载荷的构架台架试验方法。研究表明,列车进出站时轴箱弹簧载荷出现较大的载荷波动,最大波动范围为17.48 kN,一系减振器载荷对低频位移响应不敏感;在相同线路条件下,随着列车运营速度的增大,轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷均呈现增大趋势,其载荷作用频率主要分布在0～60 Hz范围内;同时在该频带内,随着载荷作用频率的增大,两种载荷间相位差不断减小,该变化规律与减振器动态特性有关。计算得到构架端部在弹簧载荷、一系减振器载...     

高速列车转向架构架扭转载荷特征研究

以两种结构型式(A/B型)的高速列车转向架构架为研究对象,采用直接测试法识别相同运用条件下两种构架的扭转载荷,对比分析扭转载荷的时域、频域及载荷值分布特征,并对扭转载荷谱的相似性进行评价,基于疲劳损伤仿真计算结果验证两种构架扭转载荷谱互用的可行性.研究结果表明,各典型运用工况下两种构架扭转载荷的时域、频域特征一致;A型...     

高速列车转向架构架疲劳试验载荷谱研究

通过转向架构架平衡方程,确定车体加速度为构架主体载荷的计算输入参数,对典型镟修周期内振动数据进行统计分析,得到该参数随运营里程的演变规律。基于线性累积损伤和超越累积频次扩展法则,提出特定车轮磨耗状态下的长程谱拓展及特征加速度计算方法。随着车轮等效锥度和踏面粗糙度的增长,车辆的振动水平随之加剧,提出劣化函数描述构架载荷在镟修周期内的恶化过程,曲线由长期服役跟踪试验累积的车体特征加速度拟合得到。根据广义Basquin公式提出全寿命周期内劣化曲线的等效特征加速度计算方法,获得台架试验载荷谱。试验载荷谱设计考虑了频次压缩、损伤扩展、载荷周期劣化特征,满足构架实际运用状态的损伤一致性。     

基于运用条件和频域特征的动车组转向架构架疲劳损伤规律研究

转向架作为动车组车辆的关键部件,担负着承载与走行等多种任务,传递不同形式的动态载荷,有必要对其疲劳问题进行研究。以某型城际车动车和拖车转向架构架为研究对象,在对构架疲劳关键点动应力进行线路实测基础上,依据速度、航向角以及部分线路参数,提取到直线、不同半径曲线、启动牵引、混合制动以及低速过站等不同工况下各测点的动应力数据,分析和比较各测点在不同运用条件下的疲劳损伤特点。通过时-频变换方法,得到不同速度下动车和拖车各主要测点动应力幅频特征,进而分析各测点动应力峰值频率所对应的系统固有频率和外界激励频率,探讨不同频率成分的动应力对各关键点损伤的贡献情况。研究发现,相同速度和曲线半径下,多数动车疲劳关键点的等效应力大于拖车。在车辆接近停止时,抗蛇行减振器座和横侧梁连接处的动应力会存在一个大幅值循环,这与车体惯性力对抗蛇行减振器的作用有关。中低速过道岔时,各测点的动应力变化范围均有一定程度的增大,以横侧梁连接处和抗蛇行减振器座处变化最为明显,其他疲劳关键位置的动应力变化相对较小。达到相同损伤占比时,绝大多数动车构架测点的动应力频带比同速度下拖车构架更宽。     

高速动车组动力转向架结构疲劳分析

本文以和谐号CRH380B动车转向架为研究对象,根据UIC615-4动车转向架加载标准,应用Workbench软件对构架首先进行了静强度分析和经典疲劳强度分析,由此确定了相对薄弱的关键节点。然后运用UM多体动力学仿真软件,施加路谱激励、求得构架的垂向和横向动态载荷谱;运用nCode DesignLife疲劳分析软件,将动态载荷谱施于构架的承载位置,进而求得构架的疲劳寿命云图。由于构架的疲劳寿命试验成本昂贵且实验局限性很强,因此本文的仿真计算为动车转向架的疲劳寿命求解提供了一个值得借鉴的方法。     

基于动应力的地铁构架疲劳损伤与疲劳寿命计算

作为轨道车辆走行部的极关键结构,转向架构架的服役安全性受到极大重视与关注。以新设计的地铁车辆动车转向架样本构架为研究对象,基于其在位使用状态下的动应力进行疲劳损伤与疲劳寿命研究。结合车辆运行状态数据,研究构架关键部位的损伤分布特征,分析构架疲劳损伤快速累积的原因。针对样本构架关键部位：计算其裂纹萌生寿命;基于雨流计数后的应力幅子样完成应力幅分布核密度估计;建立裂纹扩展模型,采用蒙特卡洛法与反函数法计算构架关键部位不同运行里程下的累积失效概率。结果表明,构架累积失效概率随运行里程增加而快速增加,裂纹萌生后对应于97.5%可靠度的运营里程为3万km;构架疲劳寿命为裂纹萌生寿命与扩展寿命之和,97.5%可靠度下为48.39万km。研究结果为进一步提升构架抗疲劳设计、优化转向架检修周期提供研究基础。     

MB-1新型客车转向架构架的疲劳寿命分析

采用有限元分析软件，建立了MB-1新型客车转向架的有限元模型，而后利用有限元方法和疲劳寿命分析软件，基于Neuber缺口修正方法对该转向架进行了疲劳寿命分析，并给出了该转向架构架的疲劳寿命分布的云纹图，结果表明其满足强度和疲劳性能方面的要求。转向架构架的疲劳寿命分析具有重要的实际意义，它将成为产品开发设计中不可缺少的组成部分。     

不同焊缝类型对宽轮距转向架构架疲劳分析的影响

转向架是单轨车辆核心的部件之一,承担着车辆的牵引、制动和承载作用,直接影响到车辆运行的安全性和可靠性。其中构架又是转向架的承载主体,传递并衰减轮轨与车体的振动。宽轮距转向架构架通过焊接和大量螺栓连接,事实上,在复杂的动载荷作用下,疲劳破坏主要从焊缝和螺栓连接处开始。对于焊接结构,由于焊接接头部位存在较大的应力集中,且常伴随有各种焊接缺陷,因而是最容易发生疲劳破坏的区域。所以焊缝结构疲劳分析及优化在设计阶段尤为重要。     

MB-1新型客车转向架构架的疲劳寿命分析

采用有限元分析软件,建立了MB-1新型客车转向架的有限元模型,而后利用有限元方法和疲劳寿命分析软件,基于Neuber缺口修正方法对该转向架进行了疲劳寿命分析,并给出了该转向架构架的疲劳寿命分布的云纹图,结果表明其满足强度和疲劳性能方面的要求.转向架构架的疲劳寿命分析具有重要的实际意义,它将成为产品开发设计中不可缺少的组成部分.     

基于线路试验的转向架构架疲劳可靠性分析

为提升转向架构架疲劳可靠性分析的准确性,预防等效应力和疲劳强度随时间变化导致的疲劳失效,提出一种基于等效时变动态应力-强度干涉模型的疲劳可靠性分析方法。对预评估转向架构架进行线路试验跟踪测试,采用双参数雨流计数法对实测随机应力-时间历程进行处理,建立用于疲劳可靠性分析的应力谱,并根据Miner法则和疲劳损伤等效原则获得对称循环等效应力。结合连续时间模型和伊藤引理,构建等效应力和疲劳强度的一维布朗运动方程,并以疲劳强度大于等效应力为可靠性判据,提出转向架构架的等效时变动态应力-强度干涉模型,分析构架服役寿命与疲劳可靠度的关系。以某型号转向架构架横梁与吊座连接处为对象,基于实测线路试验数据,验证方法的有效性。结果表明：转向架构架服役1200万公里的疲劳可靠度为74.46%,较传统方法偏于安全。由于考虑了等效应力和疲劳强度的时变性与动态性,使得分析结果更加准确,可为焊接结构的疲劳可靠性评估与结构优化提供参考。     

基于刚柔耦合的轨道车辆转向架构架疲劳分析

对某型地铁车辆转向架构架在运行使用过程中局部区域出现裂纹的问题,首先,基于固定界面模态综合法,通过构架主自由度缩减得到了该型构架柔性体模型,从而建立该型地铁车辆刚柔耦合多体动力学模型;然后,结合一种基于柔性体计算结构动应力的方法,探讨该型构架的动应力响应,得到该型构架的振动特性;最后,采用准静态应力叠加法对构架电机吊座结构进行了疲劳寿命预测。仿真结果与该型构架实际出现疲劳破坏的位置吻合,从而验证了基于刚柔耦合模型对构架进行疲劳分析方法的正确性。结果表明,利用这种方法可以在构架前期开发阶段为其疲劳寿命预测提供理论依据。     

高速动车转向架构架静强度及疲劳强度分析

针对某高速动车转向架构架,根据欧洲标准EN13749对其进行载荷条件计算,得出超常工况以及一般运营工况下的载荷值组合,然后在疲劳强度试验台上对该构架进行试验,得出相应参考点的实测应力值,并通过有限元结构分析软件ANSYS对其进行验证。结果表明:构架上各参考点的应力值与仿真值一致,且均小于材料的许用应力,构架满足静强度和疲劳强度要求。     

高速客车转向架构架焊接接头疲劳可靠性分析

为研究构架焊接部位的疲劳可靠度,根据国内Q345焊接头的疲劳数据,结合包含超长寿命概率S-N曲线,建立了动车组转向架焊接构架横向对接、横向T形和纵向T形焊接头的概率疲劳S-N曲线。以我国高速动车组典型的CRH2动车组转向架构架为研究对象,确定了其焊接构架吊挂点附近31个焊接头局部的疲劳应力。结合概率疲劳S-N曲线进行了较大应力部位的疲劳寿命预测和可靠度评估。结果说明:齿轮箱吊座与横梁附近的焊接部位是较危险的部位;在置信度97.5%、可靠度0.975下的寿命为3.88×108循环;在置信度97.5%、寿命为109循环的可靠度为0.948 2。     

高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性研究

为分析高速列车转向架构架损伤、等效应力及寿命分布特性,对构架疲劳关键测点进行动应力线路实测并对测点实测时域数据波形进行解析;基于实测应力时间历程及雨流计数法编制二维应力谱,利用Goodman等寿命方程将二维应力谱等效转换为一维应力谱;阐述线性累积损伤及非线性累积损伤模型的建立方法并对实测数据的线性累积损伤及非线性累积损伤进行了计算及对比分析;分别基于线性累积损伤理论及非线性累积损伤理论推导出各理论下的等效应力,基于实测数据对两种等效应力进行了计算及对比分析;通过结合非线性累积损伤及线性累积损伤理论计算的等效应力及不同可靠度下的材料S-N曲线计算并对比分析构架结构的疲劳寿命。研究结果表明,与非线性疲劳分析理论相比,线性疲劳分析理论对高速列车转向架构架的疲劳特性评估偏于保守。     

转向架构架有限元疲劳分析系统的研究

针对转向架构架疲劳分析的特点,利用MATLAB和ANSYS软件建立了构架有限元疲劳分析系统,实现了构架疲劳分析的快速程序化处理。     

基于APDL语言的高速转向架焊接构架优化设计

针对高速列车转向架轻量化问题,采用APDL语言建立某型高速转向架焊接构架的参数化优化设计模型,以高速转向架焊接构架的质量为目标函数,以Goodman疲劳极限线图作为约束条件,对构架结构几何形状进行优化设计,结果表明:优化后构架的质量减少了11.9％,构架应力分布更趋于均匀,减少了应力集中的现象,构架强度满足JISE4207-2004标准的设计要求.     

基于相关分析的高速列车构架载荷相位重构方法

针对高速列车构架载荷谱经雨流计数后丢失载荷之间的相互关系,使载荷谱预测关键应力点损伤与实际损伤偏差较大的问题,开展高速列车构架载荷相位重构方法研究。以某型高速列车转向架构架为研究对象,通过线路实测获得载荷时间历程和关键应力点时间历程,分析关键应力测点不同载荷系分量之间的相关性以及应力与载荷分量之间的相关性。在此基础上,结合试验台加载控制方式,建立载荷相关系数和载荷相位的关系,重构因雨流计数丢失的载荷相位信息,使载荷预测损伤更接近实测应力损伤。研究结果表明,构架载荷之间的相互关系保持稳定,是重构构架载荷相位矩阵的基础;重构的载荷相位矩阵使载荷预测应力与实测应力更接近,最大误差由104%降到6%;测试时间基本对相位矩阵无影响,不同线路条件和列车运行速度对相位矩阵有一定的影响,但平均误差均不超过10%。研究工作为分立载荷谱预测损伤提供了思路,并为载荷谱扩展台架试验奠定基础。