快捷货车车轮辐板疲劳强度研究

基于结构有限元法,分别按欧洲铁路和日本铁路提出的车轮机械设计载荷和载荷工况,对快捷货车车轮辐板的疲劳强度进行分析。计算结果表明车轮辐板疲劳性能满足无限寿命设计准则要求,其疲劳薄弱区域位于辐板内侧面与轮毂圆弧过渡部位。     

基于APDL语言的车轮参数化形状优化

针对高速列车车轮轻量化问题,采用APDL语言建立动车组拖车车轮的参数化优化设计模型,对车轮结构几何形状进行优化,进行车轮的参数化优化设计及结构强度优化归一分析.分析结果表明:优化后车轮的辐板厚度减薄,车轮质量减少22.89 kg,其结构强度满足UIC510—5标准的要求;与原始车轮相比,优化车轮径向应力最大和最小值的绝...     

大轴重货车车轮热负荷下疲劳强度分析

随着车辆轴重的不断提高,车轮所承受的工作载荷显著增加,随之而来的车轮疲劳寿命下降将直接影响列车的安全运行。运用有限元分析软件ANSYS仿真分析长大坡道制动下车轮的温度场,根据国际铁路联盟标准UIC 510-5—2003确定计算载荷,计算了32.5 t轴重车轮在计算载荷工况下的应力场。将多轴应力状态转化为单轴应力状态,对车轮辐板进行疲劳强度评定。     

两种评定准则下的车轮疲劳强度分析

分别采用基于单轴疲劳理论的车轮疲劳强度评定准则和Dang-Van多轴高周疲劳评定准则2种方法,对同一车轮进行疲劳强度计算,比较2种方法的安全度和适用范围.结果表明:车轮疲劳强度在2种评定准则下均满足要求,车轮的疲劳危险区域位于轮缘侧辐板孔边中间位置,其中使用单轴疲劳准则评定辐板更偏于安全,而Dang-Van多轴高周疲劳准则适用于辐板孔的评价.     

基于ANSYS的车轮参数化设计与疲劳后处理研究

为了快速设计及分析车轮的疲劳强度,基于VC++与APDL对车轮进行参数化设计,建立了友好的参数化设计界面;利用VC++与MATLAB混合编程法编制了专业的车轮疲劳后处理软件,程序的移植性好,可脱离MATLAB环境运行。根据UIC510-5标准对车轮进行了强度分析,利用4种多轴疲劳评定方法对车轮疲劳强度进行评定。比较研究表明,各种多轴疲劳方法评定的车轮辐板区域的安全系数分布趋势基本一致,最小安全系数存在一定差异,在车轮的疲劳强度评定中,认为UIC法应为最优选择。     

基于AutoLISP的S型辐板车轮交互式参数化设计

基于轨道车辆S型辐板车轮结构的几何形状特点,在AutoCAD平台上利用其二次开发环境Visual LISP,使用AutoLISP和DCL语言设计出2种S型辐板车轮的交互式参数化模型对话框,实现在S型辐板车轮结构几何形状优化设计过程中,改变所需参数即可自动生成S型辐板车轮的二维截面图,避免了因车轮结构几何形状改变导致重复绘制截面二维CAD图的缺点,显著提高了S型辐板车轮的绘图效率,为车轮结构三维建模和结构FE应力分析提供了基础几何模型。     

Ф840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前Ф840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件.分析结果表明：辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的.单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况.这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义.     

φ840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展特性研究

针对目前840D货车车轮辐板孔裂纹故障增多及其可能带来的隐患,本文首先采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力和制动热应力,其次根据线弹性断裂力学理论研究了辐板孔边裂纹的应力强度因子,最后结合Forman疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到不同运用工况下辐板孔裂纹扩展的基本特性及规律,从而分析出了导致裂纹扩展的载荷条件。分析结果表明:辐板孔裂纹是典型的疲劳裂纹,是由萌生于辐板孔内侧的微细裂纹逐渐扩展而来的,它是由热负荷和机械载荷的综合效应造成的。单纯的机械载荷不会直接导致孔边裂纹的萌生和扩展;坡道制动与机械载荷的叠加才是导致辐板孔裂纹萌生与扩展的最主要的载荷工况。这对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计,保障行车安全,具有重要意义。     

车轮辐板疲劳强度分析的工程方法

为了探讨评价车轮辐板疲劳强度的工程方法,文章在分析现有各种方法的基础上,通过理论分析和实际计算,提出了简明适用的辐板疲劳评定方法:在轴对称车轮的有限元分析中,只需对车轮任一径向截面进行加载计算,分析所有工况下最大和最小主应力方向的应力循环,就能够找出辐板的最大动应力,进而通过Haigh形式的Goodman疲劳曲线对辐板安全性进行判断。     

基于热点应力的国产化Y25型转向架焊接构架疲劳强度分析

以用于160km.h-1提速货车的国产化Y25型转向架焊接构架为研究对象,依据UIC 510-3标准设计运营载荷,采用通用有限元软件ANSYS分析得出在焊接构架的侧梁鱼腹形板与轴箱导框焊接处、心盘焊缝处以及侧梁单腹板与横梁焊接处的应力较大,为疲劳薄弱区域;对于应力幅值最大的侧梁单腹板与横梁焊接处的非闭合环向角焊缝,运用子模型技术以及热点应力法得出其安全系数为1.02,焊接构架的疲劳寿命为3.33×107次,而且其疲劳强度满足UIC 510-3标准的要求,这与运用Goodman疲劳极限图校核的结果一致。研究还表明,采用热点应力法进行寿命估算时有较好的精度。     

高速转向架车轮强度分析

车轮是铁路列车重要的承载部件,工作的可靠性与列车的安全性密切相关。列车运行过程中轮轨间的动作用力、各种复杂的载荷、轮对安装的过盈配合、高速旋转时的离心力等都对车轮的应力分布有很大的影响。本文以高速动车组车轮为例,依据UIC510-5标准,应用有限元方法分别对直线、曲线、道岔运行3种工况进行车轮强度分析。     

广州地铁5号线车轮加工分析

广州地铁5号线车辆采用SDB-LIM(GZ5)型转向架,该转向架轮对采用整体车轮,车轮材质为ER9;需要对车轮外侧轮辋、车轮内外侧辐板及过渡圆弧、轮装制动盘定位销及螺栓安装孔、车轮内孔、注油孔槽、磨耗线等部位进行加工。着重介绍车轮周身加工实现过程及车轮内孔在普通立车和数控车轮加工中心上进行加工工艺试验,车轮加工程序的正确性、工艺的合理性和刀具、工装夹具的可靠性,以及车轮内孔表面粗糙度、刀痕结构对压装力及压装曲线的影响,为以后高寒动车组车轮的加工积累了经验,并提供很好的借鉴。     

螺栓失效对压剪复合型弹性车轮强度安全性影响

弹性车轮螺栓用以紧固轮芯和安装环,在工作过程中承受预紧力和拉伸载荷,其应力状态对弹性车轮的运行安全至关重要。通过建立弹性车轮三维有限元模型,模拟螺栓在螺栓载荷作用下的初始受拉状态,利用接触单元和目标单元模拟各部件之间的接触状态,设置过盈量模拟轮芯与安装环之间、橡胶与轮辋之间的初始过盈接触状态。参考国际铁路联盟标准UIC 510-5和欧洲标准EN 13979-1,计算分析螺栓失效对弹性车轮整体静强度的影响。研究结果表明,螺栓未发生失效时,车轮各部件的危险系数均不超过0.61;综合分析多种工况下轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的最大Von-Mises应力,其应力均随螺栓失效个数的增加而增大;螺栓失效后,运行工况下轮辋的最大Von-Mises应力无明显变化;当5个螺栓发生失效后,轮辋、轮芯、安装环、螺栓和橡胶块的危险系数分别为0.27, 0.92, 1.01, 0.95, 0.40。所得结论可为轨道车辆弹性车轮静强度校核提供参考。     

高速车辆运行过程中轮轨接触点的测试研究

轮轨接触点对深化分析轮对运行动态行为、安全性、轮轨接触状态及作用力等起着关键的作用。基于传统车轮辐板应力测量车轮垂向力与横向力方法,考虑车轮磨耗影响,提出一种提高识别轮轨接触点准确度的改进测试方法。通过FEM程序ANSYS软件分析沿车轮踏面不同位置分别作用垂向、横向和纵向力时,车轮辐板表面的应力分布状态。由计算结果可知,沿辐板孔横向表面的径向应力分布随作用载荷位置(接触点)呈现特定的变化规律,为测试轮轨接触点位置提供了可行性。研究表明,在车轮辐板特定区域存在着对横向力和纵向力不敏感的应力区域,可消除由横向力和纵向力引起的干扰影响。根据计算和试验结果,找出车轮上应变片识别精度最佳的布置位置、方向和测试组桥方式,针对在线测试,完善测量桥路的可靠性和抗干扰性,使测试精度更高,接触点位置的确定更准确。分析因车轮踏面磨耗与镟修导致对车轮辐板表面应力分布产生影响的问题,推导出测试修正矩阵,扩展测量识别接触点的适用范围。完成测试轮对的研制,进行线路测试,获取了多种运行条件下接触点的测试结果。     

基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究

运用UIC标准Goodman-Smith图法和JIS标准的疲劳评价方法,以地铁转向架构架的侧梁焊接结构为研究对象,使用有限元法对其疲劳强度进行对比研究。以JIS标准中的裂纹扩展法和名义应力法分别评估单边角焊缝和背面焊接位置角焊缝的焊根疲劳强度,以UIC标准中的结构应力法评估角焊缝的焊趾疲劳强度。结果表明,使用UIC标准考核构架侧梁焊缝的焊趾满足疲劳强度要求,而使用JIS标准考核构架侧梁焊缝的焊根不满足疲劳强度要求,因此对于焊接构架角焊缝应结合2个标准对其焊趾和焊根综合进行疲劳强度评估。     

组合材料车轮结构强度分析

开发了由铝合金轮芯和钢制轮辋的组合材料车轮结构,其结构质量比传统钢制车轮质量减小25%以上,能有效降低一系簧下质量。用ANSYS有限元软件建立组合材料车轮的有限元模型,基于UIC 510-5标准和DVS 1608标准对组合材料车轮的铝合金轮芯和钢制轮辋的静强度及疲劳强度进行分析。结果表明:与传统钢制车轮结构相比,由铝合金材料制造轮芯的组合材料车轮,具有较低径向刚度的优点,其在列车运行过程中轮芯主要承受压应力,充分发挥了铝合金材料抗压性能优于抗拉性能的优点,保证了铝合金轮芯具有钢制车轮的静强度和疲劳强度性能。     

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。     

机车车轮与重载尖轨接触有限元分析

针对重载货运专线75kg/m钢轨12号单开道岔曲线尖轨磨耗问题,考虑尖轨前端的结构特点,建立三维弹塑性接触有限元模型,计算分析不同磨耗阶段的机车车轮型面与不同断面处尖轨的接触情况。磨耗Ⅱ型机车车轮沿着进岔方向通过标准型面尖轨时,车轮与尖轨的接触位置是不断变化,由尖轨侧面向尖轨顶面过渡,轮轨接触的等效应力变大。随着车轮的磨耗,轮缘根部圆弧半径逐渐增大,磨耗尖轨上的等效应力要大于标准尖轨,且磨耗尖轨的变化幅度是标准尖轨的4倍多。距离尖轨尖端2m位置处的标准尖轨不能适用于所有磨耗阶段的机车车轮型面,应进行优化设计。     

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...     

T型接头角焊缝几何特征对疲劳性能的影响

为研究焊缝几何特征对S355钢T型接头角焊缝疲劳性能的影响,运用Abaqus软件,建立了平面型、凸圆弧形、凹圆弧型3种焊缝几何特征的T型接头有限元模型。根据国际铁路联盟标准中的加载指标,计算得到主板上表面距离焊趾0.4倍和1.0倍板厚处沿外载荷方向的最大应力值,并基于热点应力法外推焊趾处的应力值。通过Miner准则进行疲劳积累损伤比的计算和比较,得出相同加载状态下的3种几何特征的T型焊缝抗疲劳能力强弱,并得到以下结论:凸圆弧形角焊缝累积损伤比最大,抗疲劳能力最差;凹圆弧形角焊缝累积损伤比最小,具有较好的抗疲劳能力。