城际动车组车轴应力谱的极值推断

摘要

为评估车轴的可靠性或扩展车轴的应力谱,需要预判车轴全寿命期内的最大应力.首先,综合考虑推断精度和统计效率等因素,基于Sturges公式选取0.5 MPa为组距对实测车轴应力-时间历程进行雨流计数,得到车轴应力的经验累积分布函数.其次,针对不同的门槛限值计算应力的经验均值超限函数,通过确定经验均值超限函数的拐点确定合理门槛限值.然后,基于Pickands-Balkema-de Haan定理,利用广义帕累托分布拟合车轴应力的超限分布函数,并通过拟合分布外推车轴全寿命期内的最大应力.最后,利用实测车轴应力数据进行了验证.研究结果表明:为评估车轴寿命期内的最大应力,大约需要不少于3000 km的线路测试;基于13.5 t轴重实测数据推断的应力极值比基于14.1 t轴重计算的校核应力高出13％,因此完全按照设计轴重满载运营,需格外谨慎.