城轨车辆结构服役寿命评估体系研究

目前国内已有多个城市运营的城轨车辆到达设计半寿命期或第二次大修期,甚至部分批次列车已接近30年设计寿命,相关运营公司对处于寿命中后期的车辆能否安全运营、能否延寿及如何延寿等问题格外关注,因此,开展系统性、综合性的城轨车辆结构服役寿命评估体系研究势在必行。通过对国内主要城轨运营公司需求调研,以及对国内外轨道车辆寿命评估技术研究,结合无损检测、理化分析、有限元分析、台架试验、线路试验、疲劳强度及断裂力学等学科,以及北京、广州、上海、天津等多个城轨车辆服役寿命评估项目工程经验,形成了全面、系统的城轨车辆结构服役寿命评估体系框架及流程,为后续开展城轨车辆结构服役寿命评估提供了借鉴和指导,并为形成科学完整的城轨车辆结构服役寿命评估标准奠定了基础。     

地铁车辆转向架天线梁模态与疲劳寿命分析

国内某地铁车辆转向架的ATP天线梁频繁出现断裂,为探寻天线梁断裂的原因,对其进行现场试验分析。依据实测的天线梁约束模态及有限元软件计算的整备状态下模态结果,分析天线梁实测动应力频谱的主频及振型,并利用IIW-1823《焊接接头与部件的疲劳设计标准》计算天线梁上测点的等效应力范围和疲劳寿命。结果表明,天线梁的1阶垂弯、1阶横弯及与构架八字变形的耦合振型(75 Hz)均对天线梁的疲劳寿命造成较大的影响;在随机振动疲劳分析下,天线梁上大部分测点的等效应力都已经超过焊缝的疲劳极限80 MPa,尤其是位于天线梁横梁中部支座上的T4测点,等效应力为214.4 MPa,已经极大地超过焊缝的疲劳极限,而且疲劳寿命也远远达不到设计要求。     

基于等效结构应力的地铁车辆焊接构架疲劳寿命分析

文章针对地铁车辆焊接构架焊接部位的疲劳失效问题,首先建立构架有限元模型,选取5条危险焊缝,按照疲劳试验的载荷计算得到焊缝结构应力分布特点,其中焊缝最大等效结构应力点为77.5 MPa;然后根据结构应力法中98％可靠度,-2σ应力水平下的S-N曲线计算焊缝疲劳寿命,5条焊缝的累积损伤均小于1,满足疲劳设计寿命要求;最后使...     

动车转向架构架齿轮箱吊座应变疲劳寿命研究

上海地铁1号线动车在使用几年后其转向架构架齿轮箱吊座就开始产生裂纹。根据裂纹萌生部位的线路实测应力，采用应变疲劳寿命分析方法对构架齿轮箱中吊座进行了疲劳寿命计算，缺口疲劳系数是影响疲劳寿命的主要因素。     

铁道车辆用转向架构架的寿命预测

本文探讨了转向架构架设计基本规范JIS的概况及其存在的问题.就必要的寿命预测方法进行了探讨,提出了利用累计损伤度来预测其疲劳寿命的方案.探讨了行车条件对转向架工作应力频率分布的影响及行车奈件变化时推测寿命的可能性.     

跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命预测研究

为了验证采用计算机仿真分析跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命的可行性,建立了有限元分析模型,通过施加单位载荷,计算求得应力;分别将仿真分析得到的载荷时间历程和试验获取的载荷时间历程作为载荷激励,根据S-N曲线和Miner法则,结合疲劳分析软件Ncode对转向架构架进行疲劳寿命预测。基于仿真载荷时间历程的疲劳寿命为56.1年,基于试验载荷时间历程的疲劳寿命为62年,两种疲劳寿命分析结果相近,说明基于仿真进行疲劳寿命预测具有可行性。     

基于运用载荷应力频度分布评估转向架构架焊缝疲劳寿命的方法

针对转向架构架焊缝边缘部位,运用以往有损伤实例的车辆的运行试验,获得实际作用应力频度分布.同时,采用新假定的S-N曲线及传统的疲劳设计曲线,进行了上述部位的强度及寿命评价,指出这种方法能获得较稳定的寿命评价结果.     

跨座式单轨车辆转向架构架结构疲劳寿命分析

以跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象,利用有限元方法对其结构进行强度分析,以分析计算结果为基础,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,计算疲劳寿命.结果表明跨座式单轨车辆转向架构架满足强度和疲劳性能方面的要求.     

提速转向架焊接构架疲劳寿命的实用分析方法

评估随机载荷作用下焊接构架的疲劳强度,并开展随机载荷下焊接构架疲劳寿命及可靠性研究。提出焊接构架疲劳控制部位的确定方法。开发用于采集应力时间历程的多通道、能连续十几小时工作的数据采集系统,研究了多种提高数据可靠性技术。建立基于累积破坏率的非线性二维疲劳累积操作准则及可靠性分析判据,在此基础上建立疲劳寿命及可靠性分析模型。对焊接构架用16MnR钢两种常用接头进行了系统的疲劳试验研究,得出接头疲劳性能数据曲面。对提速客车所用的209HS型转向架焊接构架的疲劳寿命及可靠性进行分析计算,得出可靠度为50%条件下大约可以运用5 75年;在99%的可靠度下,只能运用2 47年的结论。     

城轨车辆整车隔声性能分析研究

通过理论计算和实验方法对城轨车辆整车隔声设计进行研究,结果表明:车内噪声水平不仅受到车辆隔声性能影响,还与车辆运行环境相关,在整车隔声设计中应当遵循“等效透射”原理.     

基于虚拟样机技术的地铁车辆构架疲劳寿命仿真

在计算机的虚拟环境下，以计算机辅助设计(CAD)、有限元法(FEM)和多体系缝动力学分析(MBSDS)为手段，通过数值仿真计算，得到单位载荷作用下地铁车辆构架的应力应变分布。根据准静态叠加法．结合构架的载荷-时间历程和材料特性曲线．运用疲劳分析软件(FE-FATIGUE)预测构架的疲劳寿命．找出了构架的薄弱环节。     

车辆焊接结构疲劳寿命评估方法研究

为在设计阶段实现车辆焊接结构的抗疲劳设计,在研究AAR/BS/IIW标准的疲劳算法原理和焊接接头疲劳性能参数的基础上,给出基于AAR/BS/IIW标准进行车辆焊接结构疲劳寿命评估的方法和技术路线。依据AAR标准分析某公司出口的全钢焊接结构矿石车车体的疲劳寿命,结果表明:该出口矿石车车体焊接结构的最短疲劳寿命发生在中部横梁腹板与横梁下盖板角接焊接区,寿命年限为59.4年,满足25年设计寿命的要求;通过与IIW标准中提供的焊接接头结构的对比分析,提出对某提速客车转向架焊接构架的定位座根部焊接结构进行打磨的改进方案。数据表明:改进方案明显提高了定位座根部焊接接头的寿命。经对比分析可以看出,基于IIW标准的焊接构架疲劳寿命预测结果与疲劳试验结果比较接近。     

地铁车辆转向架构架疲劳可靠性预测研究

根据实测的动应力数据,运用雨流计数法编制了二维应力谱,并在已知材料P-S-N曲线存活概率为50%和95%的情况下,推得任意存活概率的P-S-N曲线的方法.进而得到存活概率为99.9%的P-S-N曲线.对某地铁车辆的转向架构架进行了不同可靠度下的疲劳寿命预测.     

铰接式转向架在城轨车辆中的应用研究

回顾铰接式列车的应用与发展,分析了铰接式列车的基本结构模式及优缺点;结合城市轨道交通的特点和城轨车辆的基本要求,论证了铰接式转向架在城轨车辆中运用的可行性,并提出了城轨车辆用铰接式转向架的初步设计方案。     

铁道车辆关键部件的疲劳寿命分析

基于对某出口动车转向架构架垂向减振器座静强度对比分析结果,利用有限元应力应变方法、材料的S-N曲线和动力学模拟得到的载荷时间历程,对垂向减振器座疲劳寿命进行仿真对比分析,进一步对该减振器座作了结构改进。静强度分析和疲劳预测都证明结构改进是合理的。     

转向架构架焊接区应力频率分布的寿命评价方法

本文就铁道车辆转向架构架焊接区,利用曾经的损伤事例和现车运行试验的实际应力频率分布,以JIS的焊缝疲劳允许应力振幅为基础,利用设定的S-N曲线和日本钢结构协会的疲劳设计曲线,根据修正算子法则,设定实际应力无效的应力振幅。进行了新的寿命评价方法的探讨。     

基于动应力试验的转向架构架疲劳寿命预测

对某地铁车辆转向架的构架进行了在线动应力试验,通过试验得到了实测的应力—时间历程,根据疲劳危险点的选取原则选出几个疲劳危险测点对其进行评估,然后运用雨流法对疲劳危险测点的应力—时间历程进行循环计数后编制出二维应力谱,最后结合存活率为95%的16Mn钢试样疲劳P-S-N曲线,应用Miner线性疲劳累积损伤理论对该地铁转向架构架进行了疲劳寿命的预测。     

基于频域法的高速列车转向架附属设备随机振动疲劳寿命评估方法研究

近年来,基于频域法的随机振动疲劳寿命评估方法因具有简洁性和计算高效性的优点而被广泛运用到实际工程中。但是频域法模型的种类繁多,在相同的应力功率谱下使用不同频域法模型得到的疲劳结果有很大差异,因此,对某一结构在特定载荷和响应谱条件下的频域法模型进行研究是极具意义的。文章以高速列车转向架的附属设备作为研究载体,基于IEC 61373:2010标准,运用雨流循环计数法和傅里叶逆变化时域模拟方法,提出了一种适用于转向架附属设备的随机振动疲劳寿命频域法计算模型。设置了3组加速度功率谱载荷下的随机振动疲劳试验,将各种频域法模型计算得到的疲劳寿命和试验寿命进行了对比。结果表明,文章所提出的模型计算疲劳寿命与随机振动疲劳寿命试验值的误差最小,验证了常用频域法模型和文章提出的频域法模型的准确性和有效性。     

基于热点应力的转向架铝合金构架焊接结构疲劳问题研究

基于热点应力法对转向架构架加强筋板的焊接处进行疲劳强度分析,通过建立疲劳热点位置结构的有限元模型,采用最有可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据,采取不同的工艺设计方案,选取最有可能发生破坏的热点位置进行分析,其分析方法对运用热点应力法进行转向架结构的疲劳强度分析具有一定的参考价值.     

基于等效结构应力法的焊接构架疲劳损伤评估

针对在线路运营过程中某型焊接构架横、侧梁连接处多次出现疲劳裂纹的问题,建立包括3条关键焊缝在内的焊接构架有限元模型,利用等效结构应力法对构架关键部位进行疲劳损伤评估,并与构架线路动应力试验进行对比分析。结果表明:等效结构应力法具有网格不敏感特性;仿真分析得到了焊接构架关键焊缝的应力分布特征,3条关键焊缝处的最大等效结构应力分别为125.1、103.0、167.4MPa,计算得到其疲劳损伤值分别为2.13、1.16、5.30,均大于损伤值0.5;构架线路动应力试验得到的各关键测点疲劳损伤值与等效结构应力法的计算结果较为吻合,验证了等效结构应力法在焊接构架疲劳损伤评估时的有效性和可靠性。