动车组车体枕梁疲劳寿命及可靠性评估

摘要

随着社会的发展和科技的进步，大型机械在人们的日常生活中扮演着不可或缺的角色。现代社会人们的衣食住行都离不开大型机械，高速动车组也逐渐成为人们出行重要工具之一，因此动车组的安全可靠性研究就显得尤为重要。 在现代动车组向着高速化、轻量化、高稳定性、低噪音发展的背景下，且在机车设计中枕梁作为动车组的重要组成部件，为确保动车组运行的高安全性与可靠舒适性，它的疲劳可靠性研究显得尤为重要。 本文以某型号动车组为研究对象，进行了车体枕梁建模;对动车组中间车厢的实际运载工况进行分析;并根据设计规范中要求的重点工况对车体进行了静强度分析、模态分析。 枕梁作为动车的重要组件，其疲劳强度性能极为重要。本文对动车运行过程中枕梁的运行状态进行分析，确定独立枕梁条件下的边界条件、载荷位置与载荷大小，并进行有限元分析;并将同工况下同参考点独立枕梁有限元分析结果与整车环境下结果进行比较，根据比较结果确定枕梁疲劳试验约束与加载情况，从而设计枕梁疲劳试验方案。 枕梁疲劳寿命评估主要是对枕梁应力较大焊缝进行寿命评估，介绍了寿命评估方法—主S-N曲线法，并介绍了等效结构应力的计算方法，对枕梁的主要焊缝疲劳寿命进行评估。并根据有限元分析结果运用顺序统计量方法对枕梁可靠性进行评估。

目录

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摘要

第1章绪论

1．1课题研究的背景及意义

1．2车体强度分析研究现状

1．3机械零部件可靠性研究概况

1．4本文的研究内容

第2章车体静强度分析与模态分析

2．1车体工况分析

2．1．1载荷工况

2．1．2载荷的确定

2．2车体静强度分析

2．2．1工况确定

2．2．2静强度评定与刚度评估标准

2．2．3静强度结果分析

2．2．4刚度评估结果

2．3车体结构模态有限元分析

2．3．1结构动力方程

2．3．2模态评定标准

2．3．3模态分析结果

2．4本章小结

第3章枕梁强度分析与试验方案设计

3．1枕梁工作状态分析

3．1．1枕梁结构组成及各部分作用

3．1．2枕梁受力分析

3．1．3枕梁试验载荷与边界条件的确定

3．2独立枕梁有限元分析

3．2．1枕梁网格划分

3．2．2枕梁关键点确定

3．2．3独立枕梁有限元分析结果

3．3试验方案确定

3．3．1整车与单独枕梁关键点结果比较

3．3．2试验方案设计

3．3．3加载工装

3．4本章小结

第4章枕梁疲劳寿命评估

4．1疲劳寿命设计发展概况

4．2大型结构件疲劳寿命预测研究难点

4．3基于主S-N曲线法焊缝疲劳寿命评估

4．3．1焊接结构疲劳特性

4．3．2焊接接头应力分布与结构应力定义

4．3．3结构应力的计算

4．3．4主S-N曲线法的焊缝寿命计算

4．4基于主S-N曲线法枕梁主要焊缝评估结果

4．4．1枕梁主要焊缝位置与等效结构应力计算

4．4．2枕梁焊缝疲劳寿命评估结果

4．5本章小结

第5章枕梁可靠性评估

5．1可靠性分析原理与零部件可靠性

5．1．1应力强度干涉模型与可靠性基本表达式

5．1．2载荷多次作用静强度可靠性模型

5．1．3系统可靠性的次序统计量模型

5．2枕梁多薄弱部位损伤可靠性模型

5．2．1随机载荷下疲劳可靠性计算的平均应力修正

5．2．2枕梁多薄弱部位可靠性模型

5．2．3串联系统可靠性模型

5．3枕梁多薄弱部位可靠性评估

5．3．1应力分布概率密度函数

5．3．2枕梁强度概率密度函数

5．3．3枕梁可靠性评估结果

5．4本章小结

6．1结论

6．2展望

参考文献

致谢

附录