铁道车辆车钩疲劳强度分析及试验台设计

摘要

我国铁路货运列车目前以重载和高速为重要的发展方向，随之带来的列车纵向力及纵向冲击就会大大增加。车钩缓冲装置作为车辆最重要的组成部件之一，起着连接机车车辆，传递牵引力及缓和列车的纵向冲击的作用，对其要求也将越来越高。随着2006年我国运煤专线大秦线的开通，万吨级重载货运列车投了运营，列车运载量的大幅增加以及运行工况的复杂，致使车钩缓冲装置的服役环境更加恶劣。调研和检修结果发现，车钩裂纹主要故障是由疲劳损伤引起的，最后发生断裂。因此，车钩的强度问题以及疲劳破坏现象越来越受到重视。本文对货车车钩的疲劳损伤问题进行分析研究，结合车钩的疲劳试验研究与仿真分析，主要进行了以下几方面的研究工作。
　　首先结合现有的车体疲劳试验台，通过相关工装的设计改进完成车钩与试验台的固定装配，使其能够实现车钩的静强度试验和疲劳试验，编程实现了车钩线路载荷谱与疲劳试验加载谱的转换。论证了改造后实现车钩疲劳试验功能的可行性，在此基础上开展了车钩疲劳试验方法的研究。
　　本文还以17号货车车钩为研究对象，建立其完整的三维模型，通过Hypermesh对模型进行前期处理，再使用ABAQUS有限元仿真软件，分别对车钩的钩体和钩舌进行强度校核，通过分析确定其应力较大的区域位置。
　　最后对17号车钩采用美国AAR标准车钩载荷谱和大秦线试验载荷谱，再用名义应力法和修正后的局部应力-应变法这两种疲劳寿命评估方法，分别进行车钩的疲劳寿命估算，其疲劳寿命评估结果还与线路及实验进行对比分析。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 车钩疲劳国内外研究现状

1．2．1 国内研究现状

1．2．2 国外研究现状

1．3 车钩疲劳试验发展历史及现状

1．4 论文的主要工作

第2章 基本理论与方法

2．1 疲劳损伤理论

2．1．1 疲劳的基本概念

2．1．2 疲劳设计准则与基本方法

2．1．3 线性疲劳累积损伤

2．2 载荷谱编制方法

2．2．1 雨流计数法

2．2．2 一维载荷谱的编制

2．2．3 二维载荷谱编制

2．2．4 波动中心法

2．2．5 变均值法

2．3 疲劳寿命分析软件

2．3．1 常用疲劳分析软件简介

2．3．2 疲劳分析仿真过程

2．4 本章小结

第3章 车钩疲劳试验台设计

3．1 机械基础系统概述

3．2 电液伺服系统

3．2．1 作动器

3．2．2 伺服阀

3．3 电子计算机控制系统

3．4 车钩试验方案

3．4．1 静强度试验方案

3．4．2 疲劳试验方案

3．4．3 试验结果评定

3．5 本章小结

第4章 17号车钩静强度分析

4．1 17号车钩简介

4．2 17号车钩材料特性及模型概述

4．3 钩体静强度分析

4．4 钩舌静强度分析

4．5 本章小结

第5章 17号车钩疲劳寿命评估

5．1 疲劳寿命评估概述

5．1．1 名义应力法

5．1．2 局部应力-应变法

5．2 载荷谱的选取

5．3 E+级钢的材料特性

5．3．1 材料的S-N曲线

5．3．2 应力-应变曲线

5．3．3 应变-寿命曲线

5．4 疲劳强度降低系数的选择

5．5 疲劳寿命估算结果

5．5．1 基于名义应力法的疲劳寿命估算

5．5．2 基于局部应力-应变法的疲劳寿命估算

5．5．3 疲劳寿命估算结果对比

5．6 本章小结

结论与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果