地铁车辆车体动应力谱外推及寿命评估

针对地铁车辆车体动应力测试样本数据不足以全面评估全寿命服役周期下应力特征的问题，以某地铁车辆为例开展了车体动应力谱外推及寿命评估方法研究。首先，获取服役地铁车辆车体枕梁位置实测应力时程，结合参数估计、核密度估计方法开展动应力谱外推研究；然后，综合2种方法的局限性，提出了分段拟合函数表征的应力谱外推方法，基于拟合得到的应力分布规律外推获得了等效应力幅值谱；最后，评估得到了车体枕梁关键部位的疲劳寿命。结果表明：基于分段应力概率密度函数表征的载荷谱外推方法考虑了列车全寿命周期服役下的载荷极值影响，弥补了单一参数估计拟合误差较大以及核密度估计拟合依赖样本值的不足。     

基于线路实测数据统计推断的应力谱分布类型比较

在分析研究轨道车辆结构实测动应力谱分布的基础上,提出用威布尔分布和对数正态分布的组合分布来描述动应力分布.利用实测数据分别拟合出威布尔、对数正态、组合分布三个分布函数,利用拟合结果及实测应力谱进行应力谱统计推断,得到各自的推断应力谱并与实测谱比较,证明了组合分布对实测应力谱分布描述的优越性.同时利用各分布函数估计得到实测中未出现的可能最大值,然后扩展出包含可能最大值的扩展应力谱,在损伤累计理论的基础上,证明了威布尔分布对分布估计的保守性,以及组合分布对应力谱分布估计的有效性.     

基于实测载荷谱的货车转向架摇枕疲劳寿命分析

通过在大秦线上进行实际运行测试，得到转K6型转向架摇枕的实测心盘和旁承载荷，分析了栽荷的典型特征并建立了相应的载荷谱。通过对转K6摇枕进行三维实体建模和有限元应力分析，按准静态法得到实测载荷谱下摇枕各处的应力谱，结合摇枕B＋级铸钢的S—N曲线，得出了该摇枕在不同疲劳降低系数下的疲劳寿命。     

基于实测载荷谱的侧架寿命分析

随着铁路提速重载的发展,铁路货车转向架零部件的疲劳裂损率增加。本文通过我国几条典型线路实测,得到我国铁路货车的实测载荷谱。利用有限元仿真得到载荷—应力的转化系数,由实测载荷谱得到应力谱,基于该应力谱计算转向架侧架的疲劳寿命,并和AAR载荷谱的疲劳寿命对比分析,验证实测载荷谱的可用性。     

用小试样验证货车车钩载荷谱及评估13号车钩疲劳寿命

用小试样模拟钩舌局部区域应力状态，分别按货车车钩拉、压程序载荷谱和该谱的简化谱进行疲劳试验，所得的疲劳寿命值得与现场车钩运用调查统计值均相符合；同时，对ＡＡＲ所推荐的恒幅载荷也进行了试样的疲劳试验。     

铆接钢桥剩余寿命与使用安全评估

基于铆接钢桥的疲劳损伤演化机理,以及铆接结构多破坏模式和铆接多成份、多构件的疲劳失效论与方法进行系统研究,建立基于疲劳累积损伤理论、断裂力学和可靠度理论的铆接钢桥使用安全评估系统。本文研究工作主要表现在以下几个方面。(1)针对我国公路与铁路桥梁设计规范尚未对交通荷载谱模拟做出规定的不足,在现场交通观测和应力谱实测基础上,运用MonteCarlo模拟技术,实现公路与铁路桥梁交通荷载谱和应力谱的模拟。通过上海市浙江路桥和京九线赣江桥计算应力谱与实测应力谱的对比分析,表明本文建立的交通荷载谱可用于疲劳寿命评估。(2)…     

货车车体疲劳载荷谱的编制及验证

通过5000t重载列车的动应力测试,参照AAR机务标准,编制了车体测点应力谱、心盘载荷谱、纵向载荷谱以及侧滚载荷谱。利用ANSYS有限元软件对C70型通用敞车车体进行了计算,并利用编制的载荷谱计算车体测点的损伤,然后与按照应力谱计算出的损伤结果相比较,验证了载荷谱,最后分析了利用分力谱来计算车体损伤的可行性。     

基于单轴损伤的货车钩尾框多轴疲劳寿命分析

基于单轴应变疲劳分析，提出了比例加载多轴应力状态下的疲劳寿命计算方法。采用钩尾框AAP载荷谱和我国实测荷谱，对货车13号车钩钩尾框细胞了细致的有限元计算和多轴疲劳寿命分析，结果与实际相吻合，并证明载荷谱中大载荷劳损伤有主要贡献。     

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...     

货车车体疲劳试验载荷谱编制方法研究

以C70车体为研究对象,实测得到车体载荷数据和疲劳关键部位的应力数据。对实测数据用于车体台架疲劳试验的载荷谱编制方法进行了研究,提出了利用车体载荷和应力同步响应关系编制疲劳试验载荷谱的方法。依据损伤等效原则,剔除了对车体损伤无贡献的小应力循环,简化浓缩了应力时间历程。利用载荷和应力测试的同步性,对实测载荷时间历程进行简化和浓缩,编制了适用于车体台架疲劳试验的载荷谱。结合累积损伤理论,对比分析了浓缩前后车体疲劳损伤,验证了该方法的可行性和准确性。     

抗干扰技术在转向架构架动应力测试中的应用

分析了转向架构架动应力测试中数据采集系统的主要干扰来源；总结出叠加式防护技术、抗辐射干扰技术、电源抗干扰技术等硬件技术和零漂信号处理、数字滤波处理、小波处理等软件技术，经过实际运用证明效果良好，可为编制转向架构架应力谱提供真实、可靠的应力－时间历程信号；针对小波处理的算法“四峰谷值点穷举法”，提出处理速度较快的“三峰谷值应力比较法”。     

提速客车车轴疲劳载荷谱的试验研究

在全程实测提速客车车轴卸荷槽部位的应力-时间历程的基础上,对其进行雨流计数后,得到其应力谱;利用有限元方法进行载荷计算,进而得到载荷谱;又利用可靠性理论,分析了载荷的分布特征规律。     

基于模态应力的转向架关键悬挂件振动疲劳研究

通过建立构架关键悬挂件振动疲劳分析模型,采用模态叠加法,获得基于模态应力的构架关键悬挂件应力功率谱,并推导出结构应力的概率分布函数,并以IEC 61373标准谱和实测加速度谱为激励,利用线性疲劳损伤准则获得结构振动疲劳寿命。研究结果表明:关键悬挂件结构在IEC 61373三向加速度各激励5 h后,疲劳累积损伤值最大为1.58;在实测武广线加速度激励下,疲劳寿命为297万km;基于模态应力的分析方法能够有效地考虑激励频率与结构自身频率的振动关系,进而获得更准确的疲劳寿命。     

基于线路测试结果的转向架构架牵引电机振动试验载荷谱研究

忽略对结构疲劳损伤贡献较小的高频信号和小幅循环的影响，对牵引电机振动载荷进行雨流计数处理，获得三维载荷谱。基于应力均值大于0的Haigh疲劳曲线，构建平均载荷修正方法，将三维载荷谱转换为二维载荷谱。将测试载荷谱扩展至全寿命运行里程，以载荷谱特征参数一致为准则，推断全寿命运行里程下的最大载荷幅值，确定全寿命载荷谱。参考FKM提供的方法，计算变幅循环系数，确定了对应变幅循环的等效恒幅载荷计算方法，构建构架牵引电机振动载荷疲劳试验的恒幅载荷谱。建立有限元分析模型，分别以全寿命里程下的变幅循环和构建的等效恒幅循环载荷谱作为输入，计算了构架电机安装座与横梁上盖板间焊接接头的疲劳强度。计算结果表明，变幅循环和等效恒幅循环载荷谱作用下的结构疲劳强度薄弱区域一致，节点材料利用率最大值分别为0.277 0和0.326 5。构建的等效恒幅循环载荷谱偏于保守，能够有效指导构架疲劳强度试验。     

206KP型转向架定位臂结构优化设计分析

为解决第3代206KP型转向架定位臂在运用中的疲劳破坏问题，提出了2种改进方案。文章对原型及改进方案进行了有限元分析，并对其裂纹发生部位进行了动应力实测。结果表明，采用改进结构后，静态等效应力和动应力均较改进前减少50％左右。根据改进前后的动应力实测数据编制应力谱，采用局部应力一应变法结合断裂力学方法计算改进结构前后的疲劳寿命，为制定206KP型转向架检修周期提供可靠的依据。     

车轮扁疤引发附加冲击力对车轴应力谱影响的研究

根据低接头冲击力公式与扁疤冲击速度公式,引入了一种简化的扁疤冲击力计算公式。为求得含扁疤冲击时车轴危险截面的应力,利用Koettgen虚应力求解策略,将左轮和右轮的横向、垂向随机轮轨作用力与扁疤冲击力解耦分别进行线弹性有限元计算,然后对应力分量叠加,利用Neuber缺口应力修正算法计算局部应力应变历程。本文根据数值仿真求解车轴应力谱的思路,利用上述方法计算了含扁疤冲击时车轴危险截面的应力谱,为疲劳可靠性评定提供了依据。     

基于损伤等效理论的AC 25kV腕臂型支持装置疲劳程序谱编制

刚性接触网具有结构简单、载流量大、净空要求低等优点,已广泛应用于城市轨道交通中。疲劳程序谱是疲劳试验中加载于被测试结构上的载荷,随着刚性接触网零部件疲劳试验的推进,迫切需要制定针对刚性接触网零部件的疲劳程序谱。以AC 25 kV刚性接触网腕臂型支持装置为研究对象,基于疲劳损伤理论、雨流计数法及古德曼等寿命公式,通过损伤等效的方式将变幅应力循环等效为恒幅应力循环,给出以原始载荷谱中零均值应力最大幅值循环作为原始载荷谱的等效载荷谱的损伤等效方案,通过实际案例对载荷谱损伤等效方案进行有效性验证,基于载荷谱等效方案,得到AC 25 kV刚性接触网腕臂型支持装置疲劳程序谱。     

局部应力—应变法在铸钢侧架,摇枕寿命估算中的应用与研究

根据四方车辆研究所实测的ＳＡ８级程序载荷谱，用局部应力－应变法估算了转８Ａ侧架，摇枕的疲劳裂纹形成寿命，用断裂力学方法估算了裂纹扩展寿命，对恒幅脉动载荷作用下估算出的侧架裂纹形成寿命进行了实验验证。并对局部应力－应变法估算寿命的有关问题作了进一步研讨。     

货车铸钢侧架随机载荷谱下的疲劳寿命预估研究

本文以实测的转８Ａ铸侧架随机载荷谱为依据，采用的ＺＧ２３０－４５０铸钢材料的有关材料参数和Ｓ－Ｎ曲线，用局部应力－应变法加上断裂力学方法估算了该侧架的疲劳总寿命，并与名义应力法计算结果进行了比较，计算表明，两种方法所得的疲劳总寿命基本是一致的，本文还对侧架在恒幅脉动载荷作用下用局部应力－应变所得的侧架疲劳裂纹形成寿命进行了实验验证，其结果也是令人满意的。     

客车随机响应计算与车轴疲劳寿命预测

将车辆系统在随机轨道谱激烈下的动力响应与疲劳强度理论结合起来，以客车及ＲＤ３轴为例，进行了客车的随机响应计算与车轴响应谱的建立，并在此基础上，运用局部应力应变法和累积损伤理论进行了车轴疲劳寿命估算和可靠性分析，为新型车辆结构的随机疲劳寿命估算和可靠性设计提供了一种有应用意义的方法和途径。