高速列车车下设备舱底板的可靠性研究

摘要

地面气动效应的提出源自针对飞行器高速近地行驶时产生的底板与上表面之间的压力差。列车高速运行产生的地面效应与飞行器有类似的情况动车组也始终受到地面效应的影响，这种地面气动效应对车体底板及裙板作用力也呈现非周期性的变化。
　　目前我国时速350km的高速动车组安全运营里程已经达到2亿公里，高速动车组气动载荷对车下设备舱疲劳可靠性的影响是一个不容忽略的问题。本论文提出了一种对设备舱底板和裙板疲劳试验的方法，并结合CRH380A动车组在线路实验的设备舱标定底板的动应力测试数据，对底板的气动载荷进行了研究，并通过测试数据计算出了底板的应力谱和载荷谱，评估底板的寿命。
　　本论文主要工作如下:
　　1、采用Solidworks对设备舱进行三维建模，用Hypermesh软件对设备舱进行网格划分。参照EN12663-2000铁路应用——铁路车辆车体的结构强度的要求采用Ansys软件对设备舱进行仿真分析。
　　2、进行室内底板的标定试验，得到底板的载荷传递系数。
　　3、对线路实验数据进行处理，分别对每个单程编制中值谱。根据经验，应力幅值服从三参数的威布尔分布。对每个单程的应力谱进行统计推断，得到每个单程的应力谱分布特性。利用统计理论，对每个单程的应力谱分布特性进行整理，得到置信度95％以上的应力谱分布特性。利用载荷传递系数，编制出置信度95％以上的底板载荷谱。对设备舱底板寿命进行估算。
　　4、利用得到的底板等效载荷，进行室内设备舱底板组合模型的疲劳试验，验证90％可靠度下底板的可靠性。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 选题背景及意义

1．2 国内外研究现状分析

1．2．1 铝合金设备舱设计

1．2．2 设备舱的结构特点

1．3 本论文的主要内容

2 设备舱模型及有限元仿真

2．1 设备舱及裙板三维模型有限元模型处理

2．1．1 设备舱结构的三维结构模型

2．1．2 设备舱有限元模型

2．1．3 约束条件

2．2 设备舱载荷工况

2．2．1 基本载荷定义

2．2．2 振动加速度

2．2．3 底板气动载荷

2．3 设备舱及底板计算结果

2．3．1 设备舱材料的物理属性

2．3．2 仿真计算结果

2．4 本章小结

3 车下设备舱底板疲劳试验

3．1 设备舱底板组合模型疲劳试验

3．1．1 疲劳试验的目的

3．1．2 试验条件

3．1．3 测试对象与内容

3．1．4 试验台及加载方法

3．2 设备舱底板标定试验

3．3 本章小结

4 动应力测试和应力谱的编制

4．1 动应力测试

4．1．1 测试线路

4．1．2 测试设备

4．1．3 测点位置

4．2 数据处理方法

4．3 应力谱的编制

4．3．1 一维应力谱的编制

4．3．2 二维应力谱的编制

4．4 本章小结

5 载荷分布特征的统计推断

5．1 三参数威布尔函数的基本理论

5．2 一维统计应力谱的编制

5．2．1 假设检验

5．2．2 总体幅值威布尔分布特性

5．2．3 统计一维应力谱

5．3 统计载荷谱的编制

5．4 寿命分析

5．4．1 影响疲劳强度的主要因素

5．4．2 Miner线性累积损伤理论

5．4．3 损伤计算

5．4．4 寿命估算

5．5 等效应力幅和等效载荷

5．6 室内疲劳试验

5．7 本章小结

6 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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