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。     

货车车体焊接结构疲劳寿命评估反问题研究

为在规定的设计寿命下确定车辆结构的设计细节,推导了基于AAR标准的货车车体焊接结构在多栽荷谱作用下的疲劳评估反问题的解析表达式.以某出口货车车体为例,给出了基于AAR标准进行焊接结构疲劳评估反问题分析的全过程.分析结果表明,文章所提出的方法可以高效地求出指定设计寿命下焊接结构的设计应力,可为改进车辆设计方案和实现等寿命设计提供理论依据.     

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。     

机车车辆焊接结构疲劳分析关键问题研究

为确保铁道机车车辆各焊接承载部件在整个寿命期间安全可靠,在分析国际上对动态承载焊接结构疲劳研究的基础上,提出机车车辆焊接部件疲劳分析应明确的各类关键问题.主要包括焊接结构的疲劳特征、应力分析原则和应力谱的确定、疲劳评定方法和强度数据的选取、累积损伤准则的实际应用及多轴疲劳的处理方法等.疲劳理论经典算法表明,上述关键问题的较好解决将有助于大幅地提高疲劳分析精度,将其应用于结构设计可保证焊接承载部件具有足够的疲劳强度.     

某城际列车齿轮箱结构振动疲劳寿命预测研究

齿轮箱结构是动车组转向架传递动力学的核心部件,近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,载荷频率也随之提高,齿轮箱箱体结构因振动而导致的疲劳开裂现象屡见不鲜.针对高速运行条件下某城际列车齿轮箱箱体结构的振动疲劳问题,采用刚柔耦合动力学仿真的方法进行分析.首先建立齿轮箱箱体结构有限元模型,计算模态并与试验测试的模态结果进...     

动车组天线梁随机振动疲劳寿命评估

为对动车组天线梁的随机振动疲劳寿命进行评估,首先,建立天线梁及构架结构有限元模型,并对其分析得到天线梁的固有频率;然后,利用软件编程得到德国低干扰轨道不平顺自功率谱,再根据自功率谱得到各轮对间互功率谱;最后,在有限元分析软件中对各轮对进行激励加载,采用模态叠加法对天线梁进行随机振动疲劳寿命分析,得到结构疲劳寿命薄弱位置。     

基于子结构瞬态结构应力的轨道车辆焊接结构疲劳寿命评估方法研究

瞬态疲劳分析比频域疲劳分析更能反映结构动态特性。该方法因轨道车辆有限元模型太大,仿真时间成本过高而难以被大量、广泛应用。提出基于子结构瞬态结构应力的轨道车辆焊接结构疲劳寿命评估方法。基于Guyan缩减理论,提出子结构模态匹配方法确定动态子结构模型,再对动态子结构模型进行刚柔耦合仿真获得载荷历程。对该模型生成的焊缝子结构模型进行瞬态分析,获得等效结构应力响应时程进行焊缝疲劳寿命评估。以某高速列车焊接车体验证,研究结果表明：所提出方法能考虑轨道车辆刚柔耦合模拟和结构的动态振动特性,与传统方法相比,模态分析时间减少到47%,焊缝疲劳寿命评估结果误差不超过2%,但瞬态仿真时间减少95%。该方法还可以运用于其他焊接结构的瞬态仿真疲劳寿命评估。     

构架疲劳损伤评估研究

结合近年来铁道车辆数次构架裂纹故障,根据国际焊接学会标准,利用有限元计算结果,对某出口窄轨动车组转向架构架关键部位典型焊接接头形式进行了疲劳损伤评估。     

某工程车轴箱结构优化及强度分析

针对某工程车转向架新设计的轴箱存在诸多理论设计缺陷的问题,对其进行结构优化.依据EN 13749:2005《铁路应用转向架构架结构要求的规定方法》,计算了结构优化后轴箱在超常工况、运营工况及起吊工况所受载荷,并对其进行有限元计算.计算结果表明:轴箱满足超常工况、运营工况及起吊工况的强度要求;运营工况时,轴箱应力较大位置...     

某轨道货运罐式集装箱结构随机振动疲劳分析

罐式集装箱结构主要采用钢结构焊接而成,而焊缝是整个结构中疲劳相对薄弱的位置,如何在设计阶段评估该罐式集装箱焊接结构的疲劳可靠性是个难题。文中首先建立带焊缝细节的罐式集装箱结构有限元模型,基于IEC 61373-2010标准中的模拟长寿命随机振动载荷谱,引入网格不敏感频域结构应力法,分析随机载荷下罐式集装箱结构关键焊缝抗疲劳性能,结果显示该集装箱结构的关键焊缝结构满足纵向、横向、垂向3个方向各5 h随机载荷谱作用下总损伤小于1的要求。频域结构应力法,可以考虑结构的随机振动能量频域分布对焊缝疲劳寿命的影响,同时方便找出与焊缝疲劳寿命密切相关的关键模态,能够为轨道车辆焊接结构的设计与优化提供技术支持。     

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。     

基于振动场的转向架悬挂件强度设计

以振动场下转向架悬挂件强度设计为研究对象,分析了静强度方法的不足。基于转向架端部悬挂件真实受力情况,提出了一种更符合实际的动强度设计方法,并以转向架端部悬挂支座为实例,具体阐述转向架悬挂件强度设计新方法。实例分析表明,采用动强度方法所得应力超出静强度方法67.6%,更符合悬挂件的真实应力情况。     

出口底开门敞车车体振动疲劳分析

为了查明出口底开门敞车出现了侧墙焊缝开裂的原因,建立该车车体有限元模型,并针对振车卸货工况进行模拟响应计算,其结果表明该车的侧墙焊缝开裂的原因是振车器的激振载荷导致车体侧墙局部共振。为了使该车能够满足振车卸货工况的疲劳寿命要求,进而提出了一些改进方案。通过仿真验证其可靠性,最终确定了能够满足振车卸货工况下疲劳寿命要求的改进方案。     

车体结构强度仿真分析方法优化研究

为了真实模拟机车车辆车体结构的承载工况,准确评估其安全性,文章阐述了车体结构的实际承载情况及运用需求,结合欧盟铁路互联互通技术规范（TSI）认证经验,从仿真工况的设定、结构的仿真建模方式和安全性评估方法等方面对车体结构强度进行分析,并提出了各相应的优化建议。     

基于频域结构应力法的牵引电机结构振动疲劳分析

牵引电机是动车组动力输出的核心部件。近年来,随着我国动车组运行速度的不断提升,激励载荷频率也随之提高。为保证产品设计的可靠性,牵引电机焊接结构在高频载荷激励条件下的疲劳性能亟待研究。为研究某转向架的侧悬挂式牵引电机结构焊缝疲劳,引入频域结构应力法,设计相关焊接小试件,采用直耦式电动振动试验系统,基于IEC 61373标准2010版本中的随机加速度载荷谱进行随机振动疲劳试验。考虑焊接结构局部细节对其疲劳寿命的影响,建立带焊缝细节的电机壳体有限元模型,采用频域结构应力法对电机壳体结构的疲劳寿命进行预测与评估。研究结果表明：在频域结构应力法采用中值主S-N曲线,结构阻尼系数取0.02计算的疲劳寿命与试验结果比较接近,且疲劳开裂的起始位置也与试验一致。该电机壳体结构的关键焊缝均满足IEC 61373标准中规定的抗疲劳性能要求。该电机结构在实际随机振动疲劳试验过程中未出现焊缝疲劳失效现象,试验结果与分析评估结果一致,验证了电机常用材料Q345E钢结构阻尼选值的合理性及频域结构应力法的有效性,说明频域结构应力法可为我国电机焊接结构的抗疲劳设计提供有效的技术支持。     

电气化铁路接触网悬挂用T形旋转连接板疲劳试验研究

为了研究大风区电气化铁路接触网悬挂用T形旋转连接板疲劳性能,结合现场应用情况,提出试验要求。根据曲柄运动原理,基于疲劳试验机,设计疲劳试验方案,研制试验装置,提出试验步骤。这种试验方案,扩展了实验室中直线油缸的使用范围,可为转动疲劳性能试验设计提供借鉴。     

X型转向架焊接构架的强度分析及结构优化

通过有限元计算，并结合正交试验法对X型转向架焊接构架进行了多方案的比较分析，优化了其补强方案，并提出了构架的整体优化方案。     

基于AAR、BS、IIW 3种标准的疲劳可靠性评估方法研究

叙述了基于AAR、BS、IIW 3种标准进行疲劳可靠性评估的关键技术和基本方法,以及评估过程中应注意的问题.