高速动车组制动横梁裂纹故障分析及改进措施

为解决高速动车组原设计结构的制动横梁裂纹故障,对故障发生位置及数量进行统计,并对裂纹断口进行宏观、微观分析,分析表明断口为应力导致的疲劳断裂。对原设计结构的制动横梁进行线路制动载荷识别并将结果应用于有限元仿真计算,结果表明原结构制动横梁支撑座管卡安装孔边缘处存在应力集中,在承受交变载荷下易产生疲劳裂纹。结合有限元强度仿真结果,提出制动横梁结构改进方案并进行强度计算和线路实测动应力,结果表明改进方案制动横梁结构应力水平较原方案明显降低,改进结构可满足高速动车组运用要求。     

基于光纤光栅的高速磁浮列车关键结构载荷及动应力监测系统研究

为满足高速磁浮列车关键结构状态的实时监测需求，文章介绍了一种适用于高速磁浮列车特殊运用环境及结构特点的基于光纤光栅传感网络的载荷及动应力监测系统。首先分析了光纤光栅传感器可用于检测载荷及动应力的物理机理，其次介绍了监测系统的整体设计以及光纤光栅传感器、解调系统等重要组成部分的工作原理及特征参数，最后进行了车载试验与数据分析，验证了所设计的光纤光栅监测系统用于高速磁浮列车关键结构载荷及动应力实时监测的有效性与准确性。     

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。     

基于应力响应的多频率激励载荷识别研究

根据机械系统应力响应与动态外载荷在频域内的关系,提出基于动应力响应的动态载荷识别方法。对梁结构试样施加多频率成分的激励,并用应力频响函数法识别施加的激励载荷,所识别的载荷精度较高。分析转向架构架轴箱弹簧载荷、动应力载荷识别点实际线路测试数据及城市轨道交通车辆ATP梁结构振动加速度、动应力识别点实际线路测试数据,分析结果验证并表明该方法在工程上具有较好的应用前景。     

高速动车组铝合金横梁疲劳裂纹扩展研究

以高速动车组列车常用的A7N01-T5铝合金横梁为研究对象,采用试验和扩展有限元仿真结合的方法研究了横梁在螺栓垂向疲劳载荷作用下的疲劳裂纹扩展寿命和裂纹扩展路径。     

双客车轴动载荷分布与疲劳寿命估算

简要介绍了双客车轴动载荷的测试和由“雨流法”数据处理得到的车轴动载荷（动应力）分布，亦称载荷谱。由实测和统计得到的载荷谱，反映了车轴的实际受载情况，因此，以该载荷谱为依据，估算双客车轴在南京－上海区间运用，其疲劳寿命约为２５年（相当运行里程５６０×１０＾４ｋｍ），具有实际参考价值。     

城轨车辆长期服役过程中关键部件疲劳寿命性能研究

为了研究城轨地铁车辆长期大负载运行对关键部件疲劳寿命的影响，文章跟踪测试了实际服役状态下某地铁车辆转向架、车体关键部位的动应力，获得了动应力幅值与列车载重变化的关系，并依据Miner线性疲劳累计损伤法则计算了各测点的每日等效应力。结果表明，车体和转向架关键部位的应力幅值与列车载重具有强关联性，构架纵梁与横梁连接焊缝和牵引拉杆座焊缝的等效应力最大值超过70 MPa,构架空气弹簧座焊缝和一系弹簧座焊缝的等效应力维持在较高水平。     

地铁列车用受流臂载荷性能研究

文章对北京地铁4号线增购车辆上采用的接触式国产化受流器与三轨载荷性能的匹配进行了分析研究。列车在正线运行状态下,实测载荷和关键部位动应力,不仅能更好地了解受流性能,而且为受流器疲劳试验提供基础数据。     

钢轨在动载荷作用下的动应力响应特性分析

为寻找钢轨在车轮动载荷作用下的最大动应力响应点,确定轨道超偏载检测传感器的合理安装位置。利用轨道弹射实验台提供的模拟轨道,运用非线性有限元分析软件ABAQUS,建立包含轮轨接触关系的模拟轨道有限元模型,分析研究钢轨在车轮移动载荷作用下的动应力响应规律。同时通过实验验证有限元分析的结果。通过有限元分析与实验分析得到钢轨侧面上的应力分布与变化规律研究。研究结果表明:钢轨在车轮动载荷作用下,在钢轨侧面上沿钢轨横截面法向正应力响应最大,最大应力响应点在钢轨跨中最上方,将轨道超偏载检测传感器安装在最大应力响应点附近可显著提高信号的信噪比。     

并排大悬臂变截面箱梁支承桥面系的空间分析与试验研究

通过对长沙洪山特大桥的塔墩梁固结节段的模型试验，应用有限元程序计算分析了各横梁的应力、弯矩、挠度，扭转角变化规律，对集中荷载，分布载荷作用下横梁间距，桥面板厚度，悬臂长度，平均高跨比的变化对弯矩分配的影响进行了探讨。     

2万t组合列车中部机车载荷谱试验研究

以120 km/h速度等级8轴货运电力机车为研究对象,在大秦线测试了其牵引2万t重载组合列车时的车钩纵向载荷、牵引装置纵向载荷、主要承载件动应力的时间历程,根据雨流计数法获得了相应的载荷谱(应力谱),可用于类似结构大功率机车车体、车钩及牵引装置的结构可靠性设计,并可用于作为相关部件的可靠性试验评定。     

地铁列车车体关键区域与车钩载荷相关性研究

为研究车钩载荷对车体关键区域的影响,文章以北京地铁某线路列车为例,阐述了列车半永久车钩静力标定试验及获得的半永久车钩应变和车钩力拟合曲线;分析了列车正线载客试验时车体关键区域测点动应力与车钩载荷的相关性,以及车钩载荷变化对各测点疲劳损伤值的贡献程度。研究表明,牵引梁端部、牵引梁车钩座旁、枕梁中心销垫板外侧焊缝、枕梁下盖板与边梁端部焊缝受车钩载荷变化的影响较大。     

客车转向架构架支吊座载荷识别分析研究

目前国内还没有构架主要支吊座的疲劳设计载荷,因此研究其载荷识别方法尤为重要。以CW-200型转向架构架主要支吊座为研究对象,通过有限元分析软件ANSYS对构架的抗蛇行减振器座、制动吊座进行静应力分析,研究支吊座受多力系作用下,如何将支吊座最大等效应力与所识别的载荷建立线性关系;根据CW-200型转向架线路动应力测试的数据,利用上述方法识别出了两个支吊座在线路运行时的最大载荷,为提速转向架构架主要支吊座编制载荷谱及疲劳强度评估提供了基础。     

转K5型转向架弹簧托板疲劳试验方法研究

对转K5型转向架弹簧托板动应力进行了线路实测,编制了相对疲劳薄弱部位的动应力谱和弹簧托板的动载荷谱,采用无限寿命设计理论,利用线路实测动应力和AAR货车设计制造规范中的有关材料及接头的疲劳极限,评估了弹簧托板的疲劳强度,根据损伤等价原则,提出了实物疲劳试验加载方案.     

某地铁车型横梁组焊工艺及焊接缺陷分析

横梁是焊接构架的关键结构,承受着构架受力过程中的主要载荷,横梁组成各部件的焊接收缩变形及焊接缺陷是影响其焊接质量的重要因素。文章通过分析某地铁车型横梁组焊过程中的工艺要点及焊接缺陷产生的原因,提高了组焊工艺及减少焊接缺陷,从而有效提升横梁的焊接质量。     

转向架构架动应力影响因素研究

在有限元和动力学分析有效结合的基础上,建立了刚柔耦合车辆系统动力学模型;通过对多种工况的数值计算,获得随机激扰下弹性构架所承受的动态载荷;最后通过有限元计算,获得构架的动应力值并分析其影响因素,研究结果表明车辆运行速度、曲线通过半径、轨道谱激扰等因素,对构架动应力特性有着不同程度的影响。     

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。     

耦合作用下各载荷对结构疲劳损伤影响程度的评估方法

针对传统评估方法不能评定多荷载耦合作用下各载荷分别对机械结构疲劳损伤的影响程度,提出在不需识别各耦合载荷大小的情况下,基于载荷与动应力响应的传递关系进行解耦,利用疲劳损伤影响参数,评估各载荷对机械结构疲劳损伤影响程度的方法;并以轨道车辆转向架齿轮箱吊座为例验证了所提出评估方法的可行性和实用性;分析结果可为载荷、机械结构的进一步优化提供依据。     

新型高速客车构架的疲劳寿命数值仿真分析

文中采用了一种预测结构构件疲劳寿命的新方法－疲劳寿命数值分析方法。在计算机虚拟的现实环境下，以计算机辅助设计（CAD）有限元法（FEM）和多体系统动力学软件（MBSDS）为基础，对新型高速客车构架的疲劳寿命进行分析。用MBSDS计算作用在转向架构架上的随机动载荷，再用有限元法给出动载荷下转向架构架上详细的动应力分布。根据这些动应力，应用MSC／FATIGUE软件，分析预测构架的疲劳寿命。根据疲劳为数值仿分析的结果可知，新型高速客车构架有足够的疲劳强度，而根据放大载荷谱而得到疲劳寿命分布图。可直观的判断出转向架构架的疲劳寿命薄弱位置，可以快速比较新型转向架不同设计方案的疲劳性能的优劣，可以在设计阶段判断零部件的疲劳寿命薄弱位置，可以通过修改设计预先避免不合理的寿命分布。因此，疲劳数值仿真方法能够减少产品的试验样机数量，缩短开发周期，降低开发成本，提高市场竞争力。疲劳数值仿真方法必将在我国高速列车的研制和发展中起到越来越重要的作用。     

基于大型动三轴试验和神经网络的粗粒土临界动应力研究

为研究基床粗粒土填料的累积塑性变形特性、动力稳定性和临界动应力，开展不同围压、动应力和含水量的系列大型动三轴试验。结果表明：粗粒土的累积塑性应变ε_p随动荷载振动次数N的关系曲线可分为破坏型、稳定型和临界型。建立分析ε_p-N曲线类型与土体围压、含水量及动应力相关性的灰色关联模型，结果表明曲线类型受围压、动应力及含水量的影响显著，且三者对决定粗粒土的动力稳定状态具有同等重要作用。构建预测粗粒土临界动应力的BP神经网络模型，分析表明粗粒土的临界动应力随围压增加而近似线性增大，随含水量的增加而非线性减小；综合试验和模型分析结果，提出考虑围压和含水量影响效应的粗粒土临界动应力经验公式。