时速120公里客车209P转向架焊接构架可靠性提升技术研究

摘要

随着近几年我国铁路客运进行的几次大规模提速，铁路车辆产生了一系列的疲劳破坏问题，其中尤为突出的是209P转向架构架的焊接部位出现的疲劳破坏裂纹，主要发生在横侧梁连接部。裂纹的出现不仅影响铁路的正常客运秩序，还会对列车的行车安全产生严重影响。本文针对中车集团长春轨道客车股份有限公司生产的209P型客车转向架构架的可靠性提升进行了相关研究。
　　2015年10月，长客股份对两套构架补强方案在赤峰-大连区段进行线路实测，结果表明两种方案均不能满足1200万公里的使用要求，但是补强方案1号构架疲劳可靠性要较优于补强方案2号构架。
　　转向架构架载荷谱是对应于一定运用里程、线路条件下，构架承受所有载荷种类、大小、频次的集中描述，反映了构架运用过程中的所有载荷特征，是进行构架设计和改进最真实可靠的载荷条件。通过试验台标定将已有的补强方案1号构架制作成测力构架，并准确获得载荷-应力传递系数。实测全部载荷和应力数据，并依据损伤一致性准则进行了实测载荷谱的校准，建立的校准载荷谱能够覆盖实际运行条件下构架的损伤，形成了对补强方案1号构架进行结构系统性改进的载荷条件。
　　基于校准载荷谱应用有限元方法逐步完善209P转向架构架的局部和细节改进，结合方案的工艺可行性确定了最终补强方案，该方案计算结果满足1200万公里疲劳可靠性要求。2016年3月，在赤峰-大连区段进行运用条件下线路验证测试，实测结果表明，最终补强方案满足1200万公里的寿命要求。
　　本论文的研究，完成了对209P转向架构架的可靠性提升。论文的研究工作与方法为建立符合我国实际运用条件的客车转向架构架设计规范和疲劳可靠性评估方法提供了借鉴。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 选题背景及意义

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 论文研究内容

1．3．1 研究内容与方法

1．3．2 预期成果及目标

2 载荷识别方法与构架结构有限元分析

2．1 载荷识别方法

2．1．1 传统构架载荷识别方法

2．1．2 测力构架载荷识别方法

2．2 209P转向架构架原结构与预改进结构简述

2．2．1 209P转向架构架原结构简述

2．2．2 209P转向架构架预改进结构简述

2．3 209P转向架构架有限元分析

2．3．1 209P转向架构架典型线路载荷

2．3．2 209P转向架构架分析结果

2．4 本章小结

3 209P转向架构架试验台标定

3．1 第一期试验台标定

3．1．1 标定目的及方案介绍

3．1．2 测力构架的制作与标定

3．1．3 第一期标定试验结果

3．2 标定试验最终测试方案

3．2．1 载荷测点测试方案

3．2．2 应力测点测试方案

3．3 本章小结

4 基于线路实测的损伤一致载荷谱建立

4．1 线路试验条件与方法

4．1．1 试验条件

4．1．2 试验设备

4．1．3 试验数据处理流程

4．2 补强方案线路测试结果对比分析

4．2．1 补强方案1号构架测试结果

4．2．1 补强方案2号构架测试结果

4．2．3 补强方案测试结果对比

4．3 建立基于线路实测的损伤一致载荷谱

4．3．1 损伤一致性准则与遗传算法基本理论

4．3．2 由实测应力谱得到疲劳关键部位的损伤

4．3．3 由实测载荷谱得到疲劳关键部位的损伤

4．3．4 损伤一致校准载荷谱的编制

4．4 本章小结

5 构架结构系统性改进

5．1 ANSYS加载介绍

5．2 结构改进方案对比

5．2．1 各次改进方案说明

5．2．2 各次改进方案重要点应力值对比

5．3 最终补强方案细节图

5．4 本章小结

6 最终补强方案线路验证试验

6．1 测试背景与测试情况

6．2 验证构架测点图

6．3 线路测试结果

6．3．1 补强方案1载荷测试结果

6．3．2 验证构架测试结果

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集