车轮不圆对轴箱转臂疲劳强度的影响

摘要

列车在高速运行一段时间后车轮会沿圆周方向出现多变形磨耗和擦伤扁疤。车轮多变形和车轮扁疤会引起轮轨接触关系改变，直接导致轮轨间的剧烈振动，不仅降低了乘客乘坐舒适性，而且还会对车辆部件和轨道产生极大破坏。轴箱作为重要的承载部件，其抗疲劳性能对于车辆安全运行至关重要。由于轴箱首当其冲承受来自车轮多变形和车轮扁疤的剧烈振动，因此分析其在车轮多边形和车轮扁疤工况下的疲劳损伤是十分必要的。
　　本文建立了考虑轮径沿圆周方向变化的车轮多边形的数学模型和车轮扁疤数学模型，结合高速货车多刚体动力学模型，系统仿真了高速货车在京津线以200km/h的运行，得到正常车轮、实测多边形化车轮、周期多边形化车轮、扁疤车轮状态下的轴箱载荷-时间历程。
　　本文还建立高速货车轴箱有限元模型，基于EN13749标准和TB/T2368标准评估轴箱疲劳强度。同时基于准静态法得到评估点的方向应力-时间历程，对主应力-时间历程进行雨流计数，得到分级载荷谱块。按照FKM疲劳强度评价方法，在评价对象有限元分析基础上，对每个应力分量通过利用度进行单独评价，并合成得到总利用度，本文编制了相应的程序。基于FKM疲劳强度评价方法计算了轴箱各评估点的利用度。分析了车轮多变形和车轮扁疤对轴箱疲劳损伤的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 本文研究的主要内容

第2章 高速货车车轮不圆动力学模型

2．1 高速货车动力学仿真模型

2．2 轨道动力学模型

2．4 轮轨动态相互作用

2．5 车轮不圆模型

2．5．1 车轮多边形模型

2．5．2 车轮扁疤模型

2．6 线路条件及计算工况

2．7 本章小结

第3章 轴箱结构疲劳损伤理论及方法

3．1 疲劳损伤累计理论

3．1．1 帕尔姆格伦-迈因纳线性疲劳累积损伤理论

3．1．2 克尔顿—多兰非线-l生疲劳累积损伤理论

3．2 载荷谱的确定及应力循环次数的计算

3．2．1 随机时间载荷谱的获取

3．2．2 雨流计数方法介绍

3．3 FKM疲劳强度分析方法

3．3．1 应力时间历程获取

3．3．2 FKM疲劳强度分析方法

3．4 本章小结

第4章 轴箱疲劳强度分析

4．1 轴箱体有限元模型及约束条件

4．2 轴箱体有限元载荷计算

4．2．1 超常载荷工况

4．2．2 模拟运营载荷工况

4．3 轴箱静强度评估

4．3．1 轴箱静强度评定方法

4．3．2 轴箱静强度评定结果

4．4 基于无限寿命的疲劳寿命评估

4．4．1 轴箱疲劳强度评定方法

4．4．2 轴箱疲劳强度评定结果

4．5 本章小结

第5章 车轮不圆对轴箱疲劳强度的影响

5．1 应力时间历程计算

5．1．1 基于准静态应力法的方向应力计算

5．1．2 三向主应力时间历程计算

5．2 基于FKM的损伤评估

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文