基于ANSYS/FE-SAFE的高速动车组非动力车轴疲劳寿命分析

以CRH380B型高速动车组的非动力车轴为研究对象,开展高速动车组非动力车轴的疲劳寿命预测分析。采用有限元分析软件ANSYS建立轮对有限元模型,进行车轴危险截面处的应力分析;采用动力学仿真软件SIMPACK建立高速动车组整车模型,分析车轴垂向和横向载荷随时间的变化情况;采用疲劳累计损伤理论,以车轴的应力和载荷谱为输入,基于疲劳寿命专用仿真软件FE-SAFE对车轴进行疲劳寿命分析。结果表明:非动力车轴轮座内侧的过渡圆弧处为最大应力部位和危险部位,最大应力为122.01 MPa,疲劳寿命约为28.6a,均满足车轴静强度和设计寿命的要求。     

考虑车轮谐波磨耗的动车组车轴疲劳寿命

以CRH380BL型高速动车组为研究对象,基于车轮谐波磨耗的实测结果,建立刚性轮轨、刚性轮柔性轨、柔性轮刚性轨以及柔性轮轨4种不同轮轨关系下的车辆-轨道耦合动力学模型,通过对比分析4种模型的轮轨振动特性,得到最能反映真实情况的轮轨耦合动力学模型;基于车轴受力分析,采用有限元软件ANSYS进行车轴静强度计算;采用多体动力学软件计算考虑车轮谐波磨耗的车轴载荷时间历程;根据疲劳累积损伤理论,采用FE-SAFE软件分析考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命。结果表明:柔性轮轨关系更能反映轮轨的真实接触状态;车轴轮座内侧圆弧过渡处的应力最大,为114.4 MPa;考虑车轮谐波磨耗的车轴疲劳寿命约为19.2 a;车轮谐波磨耗导致轮轨振动加剧,对车轴疲劳寿命产生明显不利的影响。     

高速列车空心车轴国产化的选材和试制

通过剖析日本和欧洲(意大利、法国)产的车轴和对照国内外采用的相关技术标准,调研分析国内相关产品生产企业的装备和能力,从国内需求、材料的性价比和加工工艺的可行性等多方面考虑,确定国产高速列车空心车轴采用低合金钢材料和调质处理的热处理工艺。研发出了具有我国自主知识产权、分别适用于时速200~250和300~350km的国产化EA4T和EA4Tplus钢的空心车轴,其小试样的常规力学性能和疲劳性能均超过解剖的国外同等级车轴,特别是其缺口疲劳性能和低温冲击性能更优,并都通过了全尺寸实物疲劳试验。另外,还成功试制了30NiCrMoV12钢车轴,其成套技术可为今后车轴的选用提供参考。     

车轴疲劳裂,断的宏,微观特征和裂纹车轴的寿命预测

本文在系统研究典型组合条件下的模拟试样断口和对实物断轴进行全面失效分析的基础上，提出了铁路车轴疲劳断口的特征和以上述特征为判据进行失效分析的思路。讨论了在谱载荷下近门槛区的裂纹扩展特性，以及谱载荷下影响轮座压装部裂纹扩展剩余寿命的主要因素和它们相关的系列值，最后简述了防止车轴断裂的主要措施。     

基于实测动应力分析的车轴台架试验谱编制

通过长距离线路动应力测试,编制适用于车轴磁粉探伤周期优化研究的台架试验谱.首先,分析测试结果中车辆载重、线路工况、运行交路对车轴动应力的影响,并考虑车轮失圆的影响,确定不同影响因素的灵敏度;然后,进行应力谱极值推断,得到车轴外推应力谱;最后,得到台架试验谱,并开展台架疲劳试验.结果 表明:车轴最大应力截面上的最高频次应...     

铁路机车车辆用车轴疲劳强度的研究

机车辆用车轴实物疲劳强度的研究分三个阶段进行。本文介绍的是一阶段的研究成果，在调查了小型试样变载荷疲劳试验结果和新干线电动车车轴实际工作应力的基础上了固定载荷幅值的大型疲劳试验机，并设计了变载荷加载装置，文中列出了该装置的技术规范。     

一种基于低周疲劳特性的含缺陷车轴剩余寿命预测模型

车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测周期,迫在眉睫。基于平面应力Ⅰ型裂纹尖端修正的RKE奇异场和循环塑性应变能准则,考虑应变硬化材料的小范围屈服行为,通过引入适用于正负应力比的裂纹闭合函数实现对裂纹闭合与近门槛区行为的模拟,提出一种基于材料低周疲劳特性的伤损车轴疲劳裂纹扩展寿命模型。结果表明,该模型的预测曲线与不同厚度标准试样得到的疲劳开裂数据吻合良好,可以用于承受典型旋转弯曲加载的铁路车轴的剩余寿命预测。     

高速列车空心车轴全尺寸疲劳试验方法研究

高速列车空心车轴的主要失效方式为疲劳失效,因此疲劳性能是车轴研制和生产中至关重要的考核指标,欧洲EN标准规定了车轴疲劳性能指标和疲劳试验的基本要求。现基于EN标准,研究制定了国内高速空心车轴全尺寸疲劳试验方法,并首次进行了国产车轴的疲劳试验。主要探讨了疲劳试件设计、考核截面位置的确定、以及疲劳载荷计算等问题。同时,分析和研究了EN标准F1轴疲劳性能指标的含义,为F1轴疲劳载荷的确定提供了依据。高速车轴疲劳试验方法的探讨和疲劳试验结果表明,所确定的试验方法及其技术要求是合理可行的。本研究对高速车轴的疲劳试验技术、及制定国内相应试验规范有一定的参考意义和实用价值。     

基于概率分布函数的动车组车轴应力谱试验分析

根据EN 13103标准分析计算车轴表面应力分布规律,据此在车轴应力较大的距车轮内端面113和163 mm处的动车组车轴表面各布置2个测点,由此得到京津城际铁路和既有线路动车组的车轴应力时间历程,然后进行数据处理后得到车轴弯曲应力谱子样,再由估计的最大应力幅值得到动车组车轴8级程序应力谱.结果表明:动车组车轴应力幅值的分布符合三参数威布尔分布,并且既有线路动车组的车轴应力变化幅度比较大,而京津城际铁路的则比较平缓;在相同速度下,既有线路动车组的车轴应力最大值比京津城际铁路的大1倍左右;动车组以240km· h-1速度运行时其车轴应力幅值最小,在其他速度级下,车轴应力除最大值稍微有差别外,其他应力水平基本一致.     

高速列车车轴强度计算方法对比分析

针对国内尚未制订高速列车车轴强度设计规范的现状,以中国某高速动车组动车车轴强度计算为例,分别采用日本和欧洲的高速列车车轴强度设计规范中的计算方法以及有限元仿真计算方法,对动车车轴的强度进行计算和对比分析.结果表明:3种计算方法计算得到的车轴强度安全系数均大于1,表明车轴强度符合安全要求;欧洲高速列车车轴强度设计规范考虑的载荷较为全面,与有限元仿真计算方法相比,计算结果偏于安全;但对于轮座部位,采用日本的车轴强度计算方法计算出的安全系数偏大,更为保守.     

160 km/h低地板动车组铰接转向架研制

国内首次成功自主研发动力分散型低地板动车组铰接转向架.介绍了铰接转向架设计结构,构架、车轮及车轴等关键承载零部件强度分析及台架试验,以及动力学性能仿真分析和实际线路试验情况.结果 表明,转向架关键承载零部件静强度、疲劳强度和动车组相关动力学性能指标满足合同规定的限值要求.     

动车组轴箱轴承在线监测可靠性评估模型研究

针对进行状态监控的动车组轴箱轴承提出了一种在线评估可靠性的新方法:动车组轴箱轴承系统以及部件的退化过程受具有时移的非线性维纳过程影响,该过程作为协变量集成到比例风险模型中用以描述故障时间的危险率;将退化路径和时间轴进行离散化,通过转移概率矩阵获得可靠性量的闭式解;与仅适用于少数退化状态的传统方法不同,该方法只需对转移矩...     

基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统

基于智能手环的动车司机疲劳驾驶检测系统可对疲劳驾驶行为进行报警,对高速铁路行车安全至关重要。本文阐述系统的整体设计和各模块功能,分析智能手环的工作原理和手部加速度信息的采集过程。在分析动车司精神状态与手部运动关系的基础上,给出手部运动系数的概念,并运用K-means聚类算法进行分析处理,提出一种动车司机疲劳驾驶检测模型。在动车组驾驶室搭建原型系统,阐述系统的实现过程,并在高速铁路试验段进行试验,试验结果表明,该系统对司机疲劳驾驶检测的准确率达到93.6%。     

CRH1型动车组牵引系统的仿真研究

CRH1型动车组是中国高速动车组的重要组成部分。对CRH1型动车组牵引系统进行仿真研究,对我国高速铁路的发展有着及其重要的意义。介绍了CRH1动车组牵引系统的基本概况,重点介绍了网侧变流器和矢量控制系统的数学模型。利用仿真软件MATLAB/SIMULINK中的电气系统模块,构建了CRH1型动车组牵引系统的仿真模型,并对其牵引特性进行仿真试验。仿真结果基本符合CRH1型动车组真车试验结果。     

动车组拖车轮对振动性能分析

建立了多刚体和刚柔体耦合的高速动车组拖车整车动力学模型,通过对多种工况的数值计算,获得随机激扰下轴箱垂向加速度时间历程,结果表明车辆在高速运行时,随速度的提高,刚、弹性轮对的轴箱垂向加速度偏差增大;结合高速线路实测数据进行对比分析,弹性体轮对的结果与实测结果更吻合。     

基于长短期记忆网络的动车组轴箱轴承故障诊断预测模型研究

动车组轴箱轴承是动车组转向架的关键部件,其运行品质直接影响动车组的运营安全.以深度学习算法为基础,利用轴承振动信号时间序列的特点和LSTM(长短期记忆网络)擅长处理时间序列的优势,通过构建LSTM模型对轴承的故障状态进行识别,开发了基于深度学习的轴承故障诊断预测软件,实现了轴承故障早期的分类与诊断.模型的仿真和试验表明...     

SS7E机车新轴箱拉杆设计

以SS7E型电力机车轴箱拉杆为研究对象,为适应提速需要,在安装空间、接口不变的前提下,对老结构产品进行改进.刚度及疲劳试验结果表明:新结构完全满足主机厂纵向和横向刚度要求,具有更长的疲劳寿命.新结构保证了机车一系定位刚度,满足更高速度的运行.     

动车组轮对精准镟修管理系统及其应用

介绍了动车组轮对精准镟修管理系统。该系统基于车轮磨耗机理和车轮磨耗数据,建立车轮磨耗规律模型和镟修规律模型,进而建立车轮退化规律和寿命预测模型;同时基于车轮失效机理、车轮维修数据,建立车轮多边形风险预测模型和滚动接触疲劳模型,实现车轮失效风险预测;在车轮磨耗、镟修、寿命预测、风险预测模型的基础上,以车轮全寿命周期检修综合成本为目标,建立车轮运用维修决策模型,实现车轮状态修和计划预防修。实践证明,动车组轮对精准镟修管理系统可有效降低轮对运维成本。     

动车组车轴标准研究及其技术发展展望

采用大量新装备的高速动车组近年来在我国获得广泛应用,是铁路客运最为有效的运输工具之一。动车组车轴是动车组走行部中非常重要的部件,承受着源自车体及轨道的各种载荷,其中主要是旋转弯曲载荷和扭转载荷。动车组车轴要保证在所规定的使用条件下,具有足够的安全性、可靠性和长使用寿命,这就对车轴材料相关技术提出了非常高的要求。目前我国各型动车组车轴尚未完全实现国产化,标准也是采用国外的相关标准。本文在仔细对比研究国外成熟的动车组车轴标准基础上,探讨了车轴材质、性能的现状,此外,还对动车组车轴材料相关技术进行了展望。