基于实测载荷谱的C_(80)车体疲劳寿命评估

结合神华集团C_(80)万吨列车车体载荷谱实测试验,编制了符合神华集团自有铁路线路特征的车体垂向、纵向、侧滚和扭转载荷谱。基于AAR标准中疲劳损伤计算方法和焊接接头疲劳特性,计算不同编组位置车辆关键部位损伤值,基于此评估C_(80)车体关键部位疲劳寿命。通过对比载荷谱下损伤和实测应力损伤并优化载荷谱校准系数,使载荷谱符合实际工程运用要求。     

C_(70E)型通用敞车车体载荷谱测试与研究

以C_(70E)型通用敞车为研究对象,实测了北京—成都、北京—哈尔滨和北京—广州3条典型通用线路的车体载荷信号数据。对实测载荷信号数据进行数据处理,得到了车体4种主要载荷类型的载荷-时间历程。依据雨流计数法编制了车体4种载荷谱。     

C_(70E)型通用敞车模态试验研究

针对C_(70E)型通用敞车空车工况和重车工况(压实煤、松散煤)进行了不同激励模式(激振器激励、疲劳与振动试验台激励)、不同边界条件(整备状态、橡胶弹簧支撑车体、模拟摇枕支撑车体)下的模态试验研究,识别出C_(70E)型通用敞车刚体和弹性体模态的频率、振型和阻尼比,并对结果进行了分析,总结了C_(70E)型通用敞车的模态试验方法以及激励信号的选择原则。     

C_(80(H))型运煤敞车车体拉铆钉孔定位工艺改进

通过对C_(80)(H)型铝合金运煤敞车车体拉铆钉孔同心度超限的原因进行分析,制定相应工艺改进措施,保证了车体组装拉铆钉孔定位精度,提高了车体制造质量。     

基于离散元-有限元耦合法的煤炭漏斗车装卸过程中隔板受力研究

在煤炭漏斗车标准和设计技术条件中均未规定隔板强度,漏斗车车体设计静强度计算中,未施加相应载荷进行设计验证。同时,某型号煤炭漏斗车在应用中出现隔板裂纹。为此,基于离散元-有限元(DEM-FEM)结合的方法,模拟煤炭漏斗车装卸煤炭过程,分析煤炭漏斗车车体隔板受力和强度仿真计算结果,并与煤炭漏斗车车体隔板现场测试强度结果进行对比。结果表明:装载煤炭过程中,隔板所受最大载荷大约为稳定时载荷的1.8倍;卸载煤炭过程受不同底门开启的影响,隔板所受载荷瞬间突增80%~112.6%。装卸过程中隔板所受作用力与高度之间呈非线性分布,仿真计算结果与现场测试数据基本吻合。这为设计煤炭漏斗车车体隔板时提供参考。     

铁路敞车腐蚀状况及寿命预测

通过对C_(62A)、C_(62B)、C_(64)和C_(70)这4种通用敞车厂、段维修过程的调研,收集了各型敞车钢材截换量数据,特别对C_(70)车体钢板的剩余厚度进行了调查,并与其他老型号敞车进行对比,结论是目前C_(70)和C_(64)等货车使用的耐候钢不能满足设计寿命25年的要求,采用Q450NQR1型高强度耐候钢的C_(70)敞车其腐蚀情况与Q345NQR3(原牌号为09CuPTiRE)普通耐候钢的C_(64)相比可能更不容乐观,新造C_(80E)使用的S450AW耐酸钢的耐大气腐蚀性能需要时间验证。     

六轴9600kW货运电力机车车体研究

提出了适应120 km/h速度等级六轴9600kW货运机车要求的车体底架与司机室结构型式;研究了在实际运用中车体的振动、冲击情况,确定了车体强度设计的基本载荷;建立车体有限元模型,对车体进行静强度、疲劳强度、冲击强度等强度分析;根据材料的机械性能、耐低温性能、疲劳裂纹扩展性能、加工性能、焊接性能等因素,选择了车体使用的材料;提出了9600 kW货运机车车体型式试验与例行试验的方法。     

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。     

基于正交设计与GA-BP算法的铁路货车车体结构优化

铁路重载货车车体在运用中出现的疲劳裂纹往往发生在焊缝连接处,为了从设计源头有效遏制此类问题的发生,对车体结构设计传统策略进行了优化,并给出了适用于车体结构设计的优化方法。车体结构设计策略优化是在车体设计传统策略基础上,通过车体静强度仿真,确定应力集中部位,然后建立包括焊缝的应力集中部位实体模型,在结果分析时除了关注焊缝连接处的应力最大点,同时重点关注焊缝连接处的应力变化趋势。为了进一步降低焊缝连接处的应力,给出了正交试验设计、BP神经网络、遗传算法相结合的优化方法。最后采用车体设计策略与GA-BP优化方法对C_(80E)车体从整体到局部进行结构优化,不仅提升了车体结构的疲劳可靠性,同时也验证了本文给出的车体设计策略与结构优化方法合理、可行。     

基于结构应力法的车体结构疲劳裂纹扩展与剩余寿命评估

为了弥补名义应力法不能针对具有初始裂纹的焊接结构进行评估的不足,采用结构应力法,在断裂力学的基础上推导了考虑裂纹扩展增量的焊缝裂纹扩展计算方法。以复铰式100%低地板有轨电车为研究对象,采用名义应力法确定了典型工况下车体疲劳强度薄弱焊缝的位置,并基于结构应力法提取了该位置的膜应力和弯曲应力,并应用焊缝裂纹扩展计算方法对车体薄弱位置的焊缝进行了剩余寿命评估。研究结果表明:初始裂纹的存在导致车体寿命远低于设计寿命(1E7),但仍然具有一定的服役空间,可以利用焊缝裂纹扩展计算方法对含有缺陷的结构进行剩余寿命评估,并根据计算结果制定相应的维修策略。     

轨钢在冲击载荷作用下表面裂纹的扩展行为

研究轨钢表面裂纹在正弦波和矩形波载荷交替作用下的扩展规律，结果表明轨钢在冲击载荷作用下，表面裂纹扩展速率比正弦波的扩展速率平均快5倍，极限时相差92倍。缺口应力场的数值分析和疲劳裂纹扩展实验均证实表面裂纹扩展速率可用帕里斯(Paris)公式描述．其估算的寿命值和实际值相吻合。     

空心车轴不同形状比裂纹应力强度因子的仿真研究

空心车轴在运用中可能会出现意外损伤而诱发表面裂纹。应力强度因子是预测裂纹扩展情况的重要参数。本文分析了空心车轴的运用载荷,根据所测载荷谱,采取有限元方法计算车轴横截面的应力分布情况。采用四分之一20节点等参退化奇异单元模拟裂纹前缘的应力奇异性,建立空心车轴表面裂纹扩展的有限元模型,并对裂纹前缘进行离散,实现正交扩展,得到不同步扩展的裂纹前缘。在此基础上对裂纹前缘不同位置的应力强度因子进行计算分析,得出不同初始形状裂纹前缘扩展中的应力强度因子分布规律。计算结果表明,具有不同初始形状的裂纹,随着裂纹的扩展,裂纹形状将趋于某一形状比范围内。与解析方法计算的结果比较,二者基本吻合。     

20 t轴重米轨集装箱平车车体设计

介绍出口20 t轴重米轨集装箱平车的设计要求、总体结构和主要技术参数，重点阐述车体组成部件底架、集装箱锁闭装置的设计。对车体垂向弯曲刚度、车体静强度和锁闭装置的静强度计算结果表明：在额定载荷及超过额定载荷50%工况下，车体下挠均不大于10 mm，在车体预上挠10 mm～14 mm的工艺设计条件下，车体未出现下挠，挠跨比小于1/700；在额定载荷与纵向力合成工况下，车体最大应力点出现在装载2只20 ft集装箱在重车顶车工况下的侧梁下翼面处，应力为254 MPa，小于材料许用应力；在超过额定载荷50%工况下，车体最大应力小于材料屈服应力，车体未发生永久变形和裂纹。在不同载荷作用下锁闭装置产生的应力，均小于材料许用应力。整车的限界通过试验、车体强度试验结果均符合要求。     

水性工业漆在C_(80E)型重载敞车上的应用

介绍了C_(80E)型重载敞车所用水性工业漆及配套体系,阐述了C_(80E)上不同材质的表面处理方法,提供了不同气候环境下的涂装工艺,分析了水性工业漆的优势及发展现状。     

侧滚、扭转载荷与铁道车辆应力响应关系的研究

根据侧滚、扭转载荷的产生原因与形成机理,识别出侧滚载荷与扭转载荷;通过分析侧滚、扭转载荷施加于车体时的实际效果,提出一种研究侧滚、扭转载荷与车体应力响应之间内在联系的方法;以C80B型敞车为例,利用ANSYS有限元分析软件,计算出侧滚、扭转载荷分别作用下车体的相应应力点与应力值,换算出应力响应系数,为铁道车辆的疲劳寿命分析提供理论依据。     

货车车轮轮辋裂纹扩展特征分析

通过进行有限元计算和车轮轮辋材料疲劳裂纹扩展试验,研究了货车车轮轮辋裂纹扩展的主要控制因素和扩展规律。结果表明,轮辋深部裂纹尖端Ⅰ型应力强度因子为负值,即裂纹为闭合型;裂纹扩展主要受Ⅱ、Ⅲ型及其复合应力强度因子控制。在Ⅰ型(负值)应力强度因子及裂纹面间的摩擦力共同作用下,裂纹尖端的Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子幅值较低,裂纹不易发生偏折或分叉,一般会沿着轮辋踏面切线方向扩展,直至扩展到踏面。     

C76型新型运煤敞车车体组焊工艺

介绍了C_(76)新型运煤敞车车体主要结构特点、工艺技术要求、车体组焊工艺。     

HXD_(3C)型电力机车车轮轮辋裂纹原因分析及扩展研究

轮辋裂纹故障扩展源头往往存在于车轮踏面表面以下的一定深度,不易通过检测手段被发现。其发生的规律、扩展方向、扩展速度等因素均具有一定的不确定性,使在线服役车轮的运用存在一定程度的不安全性。本文以出现轮辋裂纹扩展或缺陷的HXD_(3C)型大功率电力机车整体辗钢车轮为样本,通过故障车轮检验与滚动疲劳扩展试验相结合的手段开展轮辋裂纹扩展的相关研究,通过金相检验确认车轮轮辋裂纹的真实原因,通过轮辋裂纹扩展研究试验研究车轮缺陷在试验载荷条件下,随机车运用里程增加的发展规律。研究的结果对存在轮辋裂纹缺陷车轮的安全运用提供一定指导。     

1565■铝合金货车用销钉的机械连接的性能

本文介绍了如何通过试验确定"斯托格"连接在循环载荷作用下的承载能力。在漏斗车(运粮车)车体结构(用1565(?)牌号的铝合金制造)上的寿命极限以及这种连接方式施加在连接接触表面上的压力对抗疲劳性能的影响。此外,文中还确定了不同类型的"斯托格"连接的可承受的、不会形成裂纹和损坏的循环应力的大小。