扭曲载荷对160km/h货车转向架构架焊缝的疲劳损伤影响

依据UIC510-3规定的动态疲劳试验载荷和IIW提供的焊接接头疲劳强度S-N曲线,基于结构有限元分析技术和Palmgren-Miner线性累积损伤准则,对160 km/h货车转向架焊接构架侧梁主结构焊缝接头的疲劳损伤进行数值仿真计算。着重研究有无扭曲载荷作用下,各疲劳关注部位累积损伤的变化程度和规律。仿真结果及综合分析表明:扭曲载荷作用导致的损伤增幅在累积损伤较高部位最大仅约为6%,其对构架主结构的疲劳损伤影响极为有限。因此考虑到疲劳试验设备的加载能力,对160 km/h货车转向架焊接构架及摇枕进行动态疲劳试验时可不必施加线路扭曲载荷。     

车辆焊接转向架承载构件疲劳强度评估方法及算例

本文根据焊接结构的疲劳特点和国外对焊接结构疲劳特性的研究成果，借鉴《钢结构疲劳设计规范》＾［２］的计算方法（简称为ＳＣＣＳ规范方法），对２０９型转向架焊接构架进行了疲劳强度评估，并用铁道部四方车辆研究所对２０９型转向架焊接构架的疲劳试验数据作了验证。研究表明，ＥＣＣＳ规范方法用于车辆焊接转向架承载构件的疲劳强度评估是可行的。     

转向架构架焊缝疲劳寿命评估的等效热点应力法

等效热点应力法是焊接结构疲劳可靠性分析的一种新算法,已经在小试件上获得了成功应用,在轨道车辆转向架构架这种大型焊接结构上还未见应用,文中将该算法应用于高速转向架构架上。通过建立某高速转向架构架的精细有限元模型,采用等效热点应力法计算转向架构架上若干关键焊缝的节点应力以及疲劳寿命,并与厚度方向积分热点应力法作比较。等效热点应力法具有计算简单,计算结果准确,效率高的特点,能够很好的应用于转向架构架这种大型焊接结构的疲劳寿命评估和结构设计。     

基于雨流计数法的转向架结构疲劳寿命评估

为验证轨道交通车辆转向架构架服役条件下的安全性,对转向架构架各工况下的工作状态进行仿真分析,得到转向架构架的薄弱点位,并以此为依据对转向架构架布置应力传感器测量构架各点位的实际疲劳应力。依据雨流计数法对转向架构架各测点的实测数据进行处理,得到转向架构架各测点的16级载荷应力谱,利用该载荷应力谱根据线性累积损伤理论对转向架构架的疲劳寿命进行寿命评估,可为同类车辆结构的疲劳寿命评估、设计优化和使用维护提供参考。     

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。     

基于有效缺口应力的地铁构架疲劳损伤研究

地铁构架的疲劳失效在焊接接头的焊趾和焊根处均有可能发生,因此需要一种有效的疲劳评估方法来全面地分析转向架的疲劳可靠性。针对该问题,基于有效缺口应力法建立了某地铁转向架构架整体有限元模型,以及电机吊座翼板与横梁连接部位焊接接头的局部网格细化有限元模型,得到了焊接接头焊趾和焊根处的有效缺口应力分布。根据Miner损伤理论和对应的S-N曲线计算得到有效缺口应力法与名义应力法的累积损伤。结果表明,接头焊根处更易发生疲劳失效。此外,有效缺口应力法比名义应力法更加安全。为进一步研究不同载荷对损伤的影响,通过对比各载荷的累积损伤结果发现：对于有效缺口应力,损伤占比较大的5种载荷分别是扭转载荷、电机横向载荷、电机垂向振动载荷、电机驱动载荷、齿轮箱垂向振动载荷,其中扭转载荷占比最大,达30%～60%。文章验证了有效缺口应力法在地铁车辆构架疲劳评价中的安全性和适用性。     

基于FKM标准的转向架构架疲劳损伤研究

以转向架构架为研究对象,分别使用FKM标准[1]和商业软件MSC.Fatigue对其进行疲劳损伤计算,并将2种计算结果进行对比.对于焊接结构,基于FKM标准的焊接件损伤值比使用MSC.Fatigue计算出的伤值大;对于非焊接结构则得到相反的结果.通过分析FKM标准的评价参数得出基于FKM标准评价转向架构架疲劳寿命具有一...     

城市轨道交通车辆转向架天线梁随机振动疲劳分析

为提高某城市轨道交通车辆转向架天线梁结构的疲劳寿命,对天线梁结构进行了随机振动疲劳分析,并建立了有限元模型。将实际线路中采集到的时域加速度谱变换为频率内的载荷激励谱,作为仿真分析的输入条件。结合Dirlik公式和线性疲劳累积损伤理论,计算产生天线梁的最大损伤位置及其损伤值。对天线梁的疲劳寿命进行了预测,并依据计算结论对天线梁结构进行优化。仿真分析结果与实际线路动应力测试结果对比表明,随机振动疲劳分析方法可以反映转向架天线梁疲劳的真实运行特点。     

焊接转向架构架仿真分析及试验研究

介绍了新型转向架结构组成和构架材料选择,并依据EN 13749-2011标准相关内容,对新研制转向架构架进行有限元分析和强度试验;利用Hypermesh软件对构架三维模型进行离散化处理,对其进行有限元分析;采用一种新构架试验方法,在疲劳试验台进行静强度试验和疲劳试验;通过在试验过程中施加标定工况和正常运营工况载荷,监控构架和试验工装的状态。仿真分析和试验结果表明,新型转向架构架主体结构能够满足相关标准要求。     

基于热点应力法的转向架构架疲劳寿命工程评定方法

建立某机车转向架构架有限元计算模型,应用热点应力法分析焊接结构的疲劳强度,采用最为可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据。用热点应力分析方法评定焊接构架疲劳强度,不必考虑实际焊缝形状,裂纹及缺口等焊接引起的应力集中现象,弥补了有限元建模焊缝的简化处理对焊缝疲劳强度评定精度的影响。     

高速列车转向架构架结构的疲劳可靠性模型

为了准确评估高速列车转向架构架的疲劳可靠性,通过转向架构架相同材料焊缝结构的多级小样本疲劳试验数据,得到指定寿命下疲劳强度分布的概率密度函数;采用双参数雨流计数法,根据实测构架结构的复杂随机应力—时间历程曲线编制构架的应力谱,再按照Miner准则和疲劳损伤等效原则计算对应的恒幅对称循环等效应力,并由此拟合得到高速列车服役寿命下等效应力分布的概率密度函数;根据得到的构架疲劳强度分布函数和等效应力分布函数,以等效应力小于疲劳强度为疲劳破坏判据,建立高速列车转向架构架的等效应力—疲劳强度可靠性模型。以某型高速列车转向架构架横侧梁连接处为对象,基于焊接结构疲劳试验和长期跟踪测试试验数据,对模型进行验证。结果表明:模型可用于评估构架的疲劳可靠性,可为焊接构架结构的进一步优化及全寿命周期管理提供依据;该型高速列车转向架的构架结构在1 200万km总运行里程的服役寿命下,其可靠度达99.36%,安全系数较高。     

跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命预测研究

为了验证采用计算机仿真分析跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命的可行性,建立了有限元分析模型,通过施加单位载荷,计算求得应力;分别将仿真分析得到的载荷时间历程和试验获取的载荷时间历程作为载荷激励,根据S-N曲线和Miner法则,结合疲劳分析软件Ncode对转向架构架进行疲劳寿命预测。基于仿真载荷时间历程的疲劳寿命为56.1年,基于试验载荷时间历程的疲劳寿命为62年,两种疲劳寿命分析结果相近,说明基于仿真进行疲劳寿命预测具有可行性。     

跨座式单轨车辆转向架构架结构疲劳寿命分析

以跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象,利用有限元方法对其结构进行强度分析,以分析计算结果为基础,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,计算疲劳寿命.结果表明跨座式单轨车辆转向架构架满足强度和疲劳性能方面的要求.     

Hypermesh与ANSYS在构架有限元计算中的应用

介绍了利用Hypermesh和ANSYS进行构架有限元仿真的方法。利用Hypermesh建立了某机车转向架构架的有限元模型,参照TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》,对该构架进行了工况定义和载荷计算,主要包括超常载荷工况和主要运营载荷工况。利用ANSYS进行有限元计算和结果后处理,绘制了构架疲劳强度的Goodman图,完成了对该构架静强度和疲劳强度的评估。结果表明,该构架的静强度和疲劳强度均满足要求。该方法表明,利用Hypermesh与ANSYS进行结构强度仿真分析,简单、高效,适合广泛采用。     

提速转向架焊接构架疲劳寿命的实用分析方法

评估随机载荷作用下焊接构架的疲劳强度,并开展随机载荷下焊接构架疲劳寿命及可靠性研究。提出焊接构架疲劳控制部位的确定方法。开发用于采集应力时间历程的多通道、能连续十几小时工作的数据采集系统,研究了多种提高数据可靠性技术。建立基于累积破坏率的非线性二维疲劳累积操作准则及可靠性分析判据,在此基础上建立疲劳寿命及可靠性分析模型。对焊接构架用16MnR钢两种常用接头进行了系统的疲劳试验研究,得出接头疲劳性能数据曲面。对提速客车所用的209HS型转向架焊接构架的疲劳寿命及可靠性进行分析计算,得出可靠度为50%条件下大约可以运用5 75年;在99%的可靠度下,只能运用2 47年的结论。     

基于载荷谱提升转向架构架疲劳可靠性研究

铁路客车转向架构架在服役过程中,首先在横侧梁连接区域发生疲劳裂纹。经多次局部补强,构架仍存在疲劳可靠性不足的状况。这一现象表明:真实运用载荷未能成为构架设计的输入条件,构架设计时所用抗疲劳设计规范中的载荷规定尚不能完全针对目前车辆的真实运用环境,有必要开展实际运用环境下的构架载荷研究,从而提升构架的疲劳可靠性,确保运用安全。构建高精度测力构架,建立构架载荷系与疲劳控制部位的损伤传递关系;将测力构架换装到实际运用车辆,在裂纹发生比例高的线路多次往返跟踪测试,获得构架载荷系-时间历程与构架疲劳控制部位的动应力;建立用于提升构架疲劳可靠性的载荷谱;通过系统施加补强结构和持续优化补强结构细部形式分析载荷谱作用下的构架疲劳控制区域应力,完成构架优化改进。线路验证测试结果表明,构架疲劳可靠性得到系统性提升。     

出口缅甸3B_0机车焊接构架疲劳寿命预测

为了对出口缅甸3B_0机车转向架焊接构架的疲劳寿命进行预测,采用有限元方法对构架在不同疲劳载荷下的应力状态进行分析,确定了箱体梁中主焊缝的多种疲劳应力范围。基于IIW标准和相关文献中焊接接头疲劳寿命数据确定了评估焊接构架的多条S-N曲线方程,在此基础上采用整体名义应力法和局部缺口应力法计算了关键主焊缝的寿命次数。结果表明:所有焊缝的寿命次数均大于2×10~6次,满足轨道车辆焊接接头设计标准要求;其中构架侧梁T型角接头在垂向动载作用下寿命较低,应通过焊缝磨削处理降低其应力集中程度。由于名义应力法分析结果较缺口应力法更为保守,从结构轻量化和局部优化角度出发,采用局部缺口应力进行焊接结构疲劳寿命预测更具有优势。     

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。     

货车三轴转向架焊接构架抗疲劳设计

对比分析了国内外焊接构架设计标准,指出ASME标准中的主S-N曲线法是复杂焊接结构焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测的科学方法。采用该方法和TSI中的疲劳载荷对某货车三轴转向架焊接构架焊接接头应力集中进行了分析,结果表明,构架侧梁、心盘梁和横梁内的加强筋板与焊缝的相交处是焊接接头应力集中的主要发生部位。以降低焊缝应力集中为结构设计改进思路,对构架重新进行了设计,改进方案构架焊缝的应力集中得到相当大的缓解,应力幅值最大降低了75MPa,疲劳加载3个阶段焊缝的累积损伤均小于0.25。     

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...