70％低地板转向架构架强度分析与试验研究

摘要

随着我国经济的发展，城市人口数量增加，城市的交通压力也随之增大，人们对建设绿色环保、方便快捷的交通提出了迫切需求，低地板轻轨车辆应运而生。为保证列车运行的安全性与可靠性，列车结构的疲劳强度问题至关重要。转向架构架是车辆的关键部件，其疲劳可靠性直接关系到行车安全和车辆使用寿命。
　　本论文以70％低地板动车转向架构架为研究对象，采用HyperMesh软件建立构架的限元模型，依据“UIC615-4”和“EN13749”标准确定计算载荷，用ANSYS软件对构架进行有限元计算，分析构架的静强度和疲劳强度;为验证仿真分析的有效性，选取各工况下的大应力部位计算值与台架试验结果进行对比分析，并讨论误差产生的原因。
　　构架的疲劳可靠性分析离不开实际运用条件下的线路动应力测试。参照仿真计算和台架试验得到的数据，找出构架的疲劳控制部位。对在线路实验中采集到的动应力数据进行处理，将应变信号转化成应力信号。再将应力幅值转化成等效应力幅值，同时依据疲劳判据，判断构架是否有足够的疲劳强度。根据典型波形和频谱图分析不同工况，编制一维应力谱，通过数理统计的知识梳理出应力谱服从的分布函数。借助S-N曲线和Miner线性累积损伤理论，估算各个测点的损伤和寿命，判定满足列车运行30年的要求。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外现状及发展

1．2．1 国内外低地板车的发展

1．2．2 国内外研究现状

1．2．3 试验验证方法

1．3 本论文的主要内容

2 动力转向架构架有限元计算及强度评价

2．1 转向架及构架的方案说明

2．1．1 转向架的结构简述

2．1．2 构架的结构简述

2．1．3 主要参数及材料性能

2．2 有限元模型

2．2．1 结构离散模型

2．2．2 约束条件

2．3 静强度计算及评价

2．3．1 计算载荷及工况

2．3．2 计算结果

2．3．3 强度评价

2．4 疲劳强度计算及评价

2．4．1 计算载荷及工况

2．4．2 计算结果

2．4．3 评估方法与强度评估

2．5 仿真计算结果与台架试验结果比较

2．5．1 应力状态

2．5．1 结果对比

2．6 本章小结

3 转向架构架的模态分析

3．1 模态简述

3．2 模态分析理论

3．3 构架的模态计算

3．4 本章小结

4 动车转向架构架线路试验

4．1 动应力测试试验

4．1．1 试验工况及测点布置

4．1．2 试验设备及方法

4．2 数据处理及分析

4．2．1 数据处理过程

4．2．2 测试结果

4．3 疲劳强度评估

4．3．1 疲劳评估判据

4．3．2 等效应力幅

4．4 典型工况分析

4．4．1 列车启动

4．4．2 列车运行

4．4．3 列车制动

4．5 应力谱编制及统计推断

4．5．1 应力谱编制

4．5．2 应力谱统计推断

4．6 疲劳损伤及寿命

4．6．1 材料的疲劳破坏及性能

4．6．2 疲劳寿命预测

4．7 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

附录

作者简历

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