通用线路平车车体载荷谱测试与结构疲劳可靠性研究

摘要

平车是铁路中集装箱和钢材等运输的重要工具，随着铁路的重载化和快速化，平车出现了疲劳破坏的情况，亟待解决，若能将平车受到的随机载荷进行采集，编制成谱，可以掌握平车运行过程中的受载情况，对平车的发展具有重要的意义。一方面，编制载荷谱可以对目前正在服役的平车进行更加准确的结构疲劳寿命估算;另一方面，编制的载荷谱可以在新型平车的疲劳设计过程中发挥作用。本论文主要以NX70A型平车载荷谱试验为数据基础，对其车体进行以下几方面研究:
　　1.对载荷谱测试方法进行研究，对NX70A型平车更换测力摇枕，安装测力车钩、测力心盘、测力旁承，在车体、集装箱关键部位布置加速度传感器;
　　2.对车钩、心盘、旁承载荷以及车体、集装箱关键部位加速度的时间历程进行全程采集，根据实测载荷时间历程和加速度时间历程，编制车体纵向、浮沉、侧滚、扭转谱以及车体、集装箱加速度谱;
　　3.建立平车车体有限元模型，对平车车体的纵向、浮沉、侧滚、扭转等载荷进行有限元计算，选取每种载荷下的关键点，分别得到关键点载荷——应力传递系数和在垂、横、纵三个方向上的载荷——分应力传递系数;
　　4.分别运用各工况载荷下的应力谱计算损伤，并将损伤进行叠加;再运用各分力谱叠加后的合力谱计算损伤，比较两种方法下计算的损伤值，最终得到一种较为准确的平车疲劳寿命计算方法。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文选题背景

1．2 国内外研究现状

1．3 论文主要研究内容

2 载荷谱实测试验

2．1 载荷传感器的安装

2．2 车体加速度传感器

2．3 摇枕加速度传感器

2．4 集装箱加速度传感器

2．5 车体走线

2．6 数据的采集与跟踪

本章小结

3 数据处理及载荷谱编制

3．1 数据处理过程

3．2 典型工况分析

3．3 载荷谱的编制

3．3．1 雨流计数法

3．3．2 一维谱的编制

3．3．3 二维谱的编制

3．4 编制垂向载荷、纵向载荷Fmax-Fmin-频次谱

3．5 加速度谱和集装箱惯性力谱的编制

本章小结

4 有限元模拟分析

4．1 车体受力分析

4．2 车体有限元模型的建立

4．3 车体有限元计算

4．3．1 垂向载荷计算

4．3．2 纵向拉伸载荷计算

4．3．3 纵向压缩载荷计算

4．3．4 扭转载荷计算

4．3．5 侧滚载荷计算

4．3．6 集装箱纵向载荷计算

4．4 载荷应力传递系数

本章小结

5 平车车体疲劳寿命评估

5．1 疲劳寿命评估方法

5．1．1 材料的S-N曲线

5．1．2 Miner线性疲劳累计损伤理论

5．1．3 本论文中的疲劳寿命计算方法

5．2 测点类型的选取

5．3 编制关键点二维应力谱

5．4 两种损伤计算方法的对比

本章小结

6 成果及展望

参考文献

作者简历

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