CRH2C型动车组载荷谱及衍化规律研究

摘要

高速列车的转向架构架用于安装转向架的各个零部件，车体是动车组的支撑骨架，设备舱则是在车体底部安装，它们在列车运行过程中都会承受和传递各种载荷，对列车的运行品质、动力性能和行车安全产生影响。为保障车辆在运行过程中的安全，同时为高速列车可靠性设计提供数据基础，需要明确以上结构在实际运行过程中所承受的载荷谱，进而对车辆的结构进行优化设计，改善动车组的修程修制。
　　本论文以CRH2103C动车组为研究对象，进行构架、车体和设备舱的载荷谱编制和衍化规律的研究。根据构架、车体和设备舱的受载形式，对它们所受载荷或应力进行划分:构架部分主要包括了浮沉载荷、侧滚载荷、扭转载荷、横向载荷、牵引载荷和制动载荷;车体针对侧墙与底架连接处和车顶与侧墙连接处两个部位的动应力进行研究;设备舱针对裙板活门和设备舱骨架的动应力进行研究。
　　在对各个部件利用有限元分析的基础上，结合实际运营过程中出现的结构应力变化特征，确定载荷测试方法:采用标定的一系测力弹簧和测力定位转臂测试构架的垂向载荷和横向载荷，同时对疲劳控制部位进行动应力实测，以验证构架载荷;车体、设备舱载荷采用有应力反推载荷的形式进行。实验设备选用了eDAQ数据采集系统，可以获得完备真实的测试数据。根据测试数据分析得到依稀结论:
　　1)得到了构架、车体和设备舱的载荷谱、关键部位的应力谱
　　2)通过分析载荷、应力分布，得到了分布参数与高速列车寿命周期内可能出现的最大载荷与最大应力
　　3)分析列车不同运行阶段的载荷特点，初步提出了高速列车一个镟轮周期内各载荷的衍化规律。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 高速列车技术发展现状

1．2 课题来源及工程意义

1．2．1 课题来源

1．2．2 工程意义

1．3 本文主要研究内容

1．3．1 基本思想

1．3．2 主要内容

2 CRH2C型动车组主要结构及载荷分析

2．1 车体结构及载荷分析

2．1．1 车顶结构

2．1．2 底架结构

2．1．3 侧墙结构

2．1．4 端墙结构

2．1．5 车体材料

2．1．6 铝合金车体结构工艺特点

2．1．7 车体载荷分析

2．2 构架结构及载荷分析

2．2．1 CRH2C型动车转向架基本结构

2．2．2 构架所受载荷分析

2．3 设备舱结构及载荷分析

2．3．1 设备舱的结构特点

2．3．2 设备舱载荷分析

2．4 本章小结

3 动载荷及动应力测试方案

3．1 测试内容和测试方案

3．1．1 测试内容

3．1．2 测试设备

3．2 载荷测试方案

3．2．1 弹簧传感器标定

3．2．2 定位节点横向载荷识别方案

3．2．2 载荷—时间历程测试

3．3 动应力测试方案

3．4 本章小结

4 载荷谱编制及随运营里程演化规律

4．1 实测数据处理

4．2 载荷谱编制方法

4．3 实测载荷谱编制

4．3．1 浮沉载荷谱

4．3．2 侧滚载荷谱

4．3．3 扭转载荷谱

4．3．4 牵引载荷谱

4．3．5 制动载荷谱

4．3．6 横向载荷

4．4 设备舱应力谱编制

4．5 车体动应力谱编制

4．6 本章小结

5 载荷谱衍化规律

5．1 载荷谱统计推断与分布拟合

5．1．1 实测数据拟合

5．1．2 分布拟合检验

5．2 载荷最大值推断

5．3 实测关键部位损伤和寿命分析

5．3．1 Miner线性疲劳累积损伤准则

5．3．2 损伤分析和寿命计算

5．4 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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