基于实测载荷的转向架构架疲劳试验载荷谱研究

摘要

随着高速动车组运行速度的提升，运营里程的增加，对车辆结构部件进行疲劳强度评估以保证安全性显得愈发重要。转向架构架是高速动车组的主要承载部件，是车辆走行装置的重要组成部分，直接影响车辆运行安全性与平稳性，必须对其进行疲劳强度评估以保证运行安全。本论文主要研究标准动车组动车转向架构架实际运行时承受的载荷和利用实测数据编制模拟线路实测载荷的台架试验加载谱的方法，为转向架构架的试验和改进提供参考依据。明确转向架构架在实际运行时所承受的载荷是进行疲劳强度评估的基础，而可以模拟线路实测载荷的台架试验是对构架进行疲劳强度分析的有效方式，不仅可以准确地再现车辆在实际线路上运行时构架的受载情况，同时也能减少试验花费的时间和费用。
　　本文以四方标准动车组为研究对象，结合作为结构可靠性评估重要依据的载荷谱研究，对转向架构架进行承载分析、标定试验、线路载荷及动应力试验、载荷谱编制、损伤校准等工作，并编制用于模拟线路实测载荷的台架试验加载谱。主要研究工作如下:
　　(1)对转向架动车构架承受的载荷种类进行分类，确定动应力测点与载荷识别点位置;进行实验室标定试验制作测力构架，找到载荷与构架各类测点之间的传递关系，获得载荷传递系数。为载荷识别和编制符合损伤一致性准则的载荷谱提供支持。
　　(2)对转向架构架进行线路测试，利用测力构架和转向架关键零部件对线路试验中的载荷进行识别，得到转向架运行时所承受的载荷和关键部位动应力随时间变化的数据。对采集到的数据进行处理分析，编制出车辆在线路上实际运行时的构架载荷谱并进行损伤一致性校准得到校准系数。
　　(3)研究缩减载荷-时间历程方法，根据IIW标准确定疲劳截止极限，找出应力依据点，根据应力-时间历程和载荷-时间历程之间的同步关系进行缩减。编制缩减后的载荷谱并计算损伤，与缩减前的载荷损伤进行比较验证缩减的准确性。
　　本论文的研究内容为建立能够反映中国实际线路情况及转向架构架受载情况的载荷谱提供了思路，为制定体现中国实际线路条件的高速动车组结构强度设计规范和可靠性试验评估标准提供了依据，为准确评估关键零部件的使用寿命、增强列车安全运行性能、预防安全事故的发生并保证动车组在线路上安全可靠的运行等多方面的研究提供数据基础。

目录

声明

致谢

摘要

1．1研究背景及意义

1．2国内外研究现状

1．2．1 国内外载荷识别研究现状

1．2．2国内外载荷谱编制研究现状

1．3研究内容与预期成果

1．3．1研究内容

1．3．2预期成果与目标

2转向架构架载荷分析与测试方案

2．1标准动车组转向架构架

2．2标准动车组转向架构架载荷系分析

2．3构架载荷的直接测试法

2．3．1垂向载荷

2．3．2横向载荷

2．3．3牵引载荷

2．4构架载荷的间接测试法

2．5构架动应力测试方案

2．6本章小结

3转向架载荷及动应力线路实测与损伤分析

3．1 转向架载荷及动应力线路实测

3．2数据处理

3．2．1误差分析

3．2．2数据处理方法

3．3转向架构架疲劳评估方法

3．4载荷谱编制方法

3．5转向架构架损伤分析

3．5．1动应力测点实测损伤分析

3．5．2载荷谱损伤分析方法

3．5．3损伤一致性校准

3．6本章小结

4 模拟线路实测载荷的疲劳试验方法研究

4．1确定疲劳截止限

4．2确定应力依据点

4．3缩减应力-时间历程方法

4．4缩减载荷-时间历程方法

4．5缩减前后载荷谱损伤对比

4．6损伤一致性校准

4．7本章小结

5．1 结论

5．2展望

参考文献

作者简历及攻读硕士／博士学位期间取得的研究成果

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