基于多轴准则的焊接构架疲劳强度分析方法

根据节点几何特征,提出焊缝坐标系的建立方法,计算节点在焊缝坐标系下的应力分量。参照DVS1612标准,提出基于多轴准则的结构疲劳强度分析方法。对地铁车辆转向架焊接构架典型焊缝的疲劳强度进行评估,指出所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,剪应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究了不同分析方法下的节点材料利用度特征。结果表明,在压缩应力占主导的区域,基于多轴准则的分析方法将使评估结果偏于安全;对于抗疲劳能力较差的接头,基于多轴准则的分析方法,采用DVS 1612标准提供的疲劳曲线将获得偏于保守的计算结果。     

转向架焊接构架名义应力容许疲劳强度数据构建研究

针对DIN 15018、DVS 1612和IIW-1823-07提供的名义应力容许疲劳强度数据,对其在缺口等级划分、平均应力修正、极限容许应力确定及母材强度等级影响等方面的差异进行系统对比。分析表明,DVS 1612对缺口等级的细分程度高,与现行焊接标准的关联性强,采用的平均应力修正方法保守简洁,对极限容许应力的规定合理。为此,基于DVS 1612的缺口等级划分,根据Q345钢的机械性能确定极限容许应力,同时参考IIW-1823-07中S-N曲线的相关参数,构建出适用于Q345钢母材及焊接接头的Haigh图和S-N曲线,可分别用于我国焊接构架的耐久极限法和累积损伤法疲劳分析评定。     

动力集中型动车组动力车车体强度分析

对某动力集中型动车组动力车车体进行结构强度分析,利用HyperMesh12.0软件建立车体有限元模型。依据UIC 566和EN 12663-1/2010标准确定车体的静强度载荷工况和疲劳强度载荷工况,基于von Mises应力评估车体结构静强度;根据DVS 1612标准的焊接钢结构疲劳强度方法评估车体的疲劳强度;在ANSYS软件中采用Block Lanczos法,对不带顶盖车体进行结构自由模态分析,评估车体刚度情况。通过对车体结构进行计算分析,动力车车体结构的设计满足强度和刚度相关要求。     

地铁转向架摇枕抗疲劳设计方法研究

基于转向架承载特征,确定了摇枕结构疲劳强度分析载荷,获得了结构在各计算工况下的应力分布,计算焊缝坐标系下的应力分量。根据DVS 1612标准提供的方法,确定了各应力分量的材料利用度和综合材料利用度,评估了摇枕结构的疲劳强度。分析结果表明,横向止挡座与摇枕下盖板间焊缝的疲劳强度主要受垂直于焊缝方向的应力影响,其余应力分量对结构疲劳强度的影响较小。结构强度试验验证了抗疲劳设计方法的有效性。     

铁道车辆车体焊接结构疲劳强度分析方法与可视化研究

车体是铁道车辆的承载骨架,其强度可靠性对车辆的安全运行有着重要的影响。文章根据焊接结构疲劳失效的特点,基于DVS 1608-2011和DVS 1612-2014等标准的焊接结构疲劳强度分析方法对车体结构进行疲劳强度分析,并在车体结构强度分析结果数据处理中引入结构材料利用率云图,实现结构安全性分析结果的可视化,使车体强度分析的结果更直观和全面。结果表明,该分析方法及可视化手段能直观、准确地反映车体结构的疲劳强度储备情况,保证轻量化设计车体结构的疲劳强度。文章的分析对铁道车辆车体焊接结构设计具有一定的工程指导意义。     

不同焊缝简化方式下的多轴疲劳评估对比分析

为研究仿真中不同焊缝截面几何形状对所形成的焊接应力的影响,文章基于DVS 1612:2014及EN 15085-3:2007标准,针对转向架制动座角焊缝设立了三角形截面与底部凹槽两种结构方式,通过结构组合建立不同的焊缝模型,并分别进行静强度校核和多轴疲劳评估。结果表明:有三角形截面的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无三角截面的焊缝模型最大增加25%;有底部凹槽的焊缝模型,其多轴材料利用度相对无底部凹槽的焊缝模型最多减小13%,且制动座静强度及疲劳强度满足要求。     

转向架构架局部结构优化与轻量化研究

降低结构的应力集中效应、改变结构几何形状和减小结构几何尺寸是实现转向架焊接构架轻量化和提高疲劳强度的有效途径。文章以某转向架构架结构为例,基于DVS 1612标准的结构疲劳强度评估方法和规定的焊接接头质量等级,采用对结构高应力集中效应区域进行局部焊接接头优化和局部结构形状优化,将焊接构架抗侧滚扭杆安装座与侧梁下盖板连接焊缝的疲劳强度材料利用度由大于1.773分别降低到0.704和0.871,同时实现了侧梁下盖板、辅助纵梁内外立板板厚的减小以及横梁钢管壁厚的减小,满足疲劳强度的前提下,实现了构架轻量化与局部结构优化的目标。     

动车组变压器柜体的结构强度仿真分析

为评价某动车组变压器柜体的结构强度,文章详细介绍了车辆设备的结构强度评价方法,并基于EN 12663-1:2014标准规定的静载荷工况和疲劳载荷工况进行了仿真计算。采用材料利用系数评价变压器柜体的静强度安全裕量,利用VDI 2230-1:2014标准提供的7个安全系数指标评价螺栓连接安全性,利用DVS 1612:2014标准提供的许用疲劳强度值和焊缝疲劳强度利用系数评价变压器柜体的焊接疲劳性能,采用模态分析得出的固有频率和模态振型特征评价变压器柜体的刚度。结果表明,变压器柜体的结构强度满足标准要求,且具有较高的固有频率,可以规避车体低频振动带来的影响。     

一种基于检测技术的地铁列车动态包络线修正算法

针对地铁列车动态包络线计算校核缺乏实测数据支撑和修正算法的情况,提出了一种基于精确位移、倾角检测技术的动态包络线修正算法。首先通过线路试验获取地铁列车关键截面的位移、倾角数据,然后运用提出的修正算法计算得到列车运行时的动态包络线偏移,最后将修正算法结果与CJJ/T 96—2018中的理论计算结果进行对比分析。研究表明：提出的修正动态包络线算法有效,结果与理论方法吻合;修正算法能更加贴近车辆的真实运行状态;为160 km/h及以上高速地铁列车的限界制定提供了理论及测试方法参考。     

B型地铁转向架构架优化设计分析

某B型地铁转向架构架在运营过程中发生局部裂纹,对列车行驶安全性造成了严重影响。针对构架产生裂纹的部位和原因进行分析,并对构架进行优化设计,采用有限元方法对改进后构架的静强度和疲劳强度进行评定,评定结果显示:根据第四强度理论,静强度下各工况结构均满足强度要求;基于DVS 1612标准的疲劳极限法,构架疲劳强度满足要求;基于BS 7608的疲劳累积损伤法,构架的电机吊座、制动托板和小纵梁疲劳强度不足,但焊缝经过打磨后能满足要求。     

等应力设计理念在轴箱橡胶弹簧结构改进中的应用

橡胶产品大量使用在减振降噪领域,其使用过程中的疲劳问题是产品设计需重点考虑的问题。文章对在机车车辆上使用的一款橡胶轴箱弹簧的疲劳问题,进行了基于结构分析与实验验证为特征的探讨,并在此基础上,提出了基于等应力设计理念的优化设计。分析与实验结果表明,通过等应力理念设计的产品结构,在确保结构获得等应力的同时,结构的疲劳寿命得到了成倍增加。     

变幅多轴应力状态的等效变程计数法

高周变幅多轴随机载荷下的疲劳寿命预测是一种非常复杂的问题,其中应力谱的可靠性是关键之一, 而应力谱又与所采用的计数法息息相关。通过定义主应力角及主应力比,研究了变幅多轴应力状态的多轴特征 图;提出了一种基于临界面概念的等效变程计数法,分析比较了用该方法与传统雨流计数法进行焊接构架寿命 计算的结果。     

基于标准载荷工况与高频振动工况的高速动车组转向架构架疲劳强度对比分析

我国某型高速动车组运用维护数据统计分析显示,在特定运用条件下,车轮出现显著多边形磨耗。分析了高速动车组转向架的构架在不同运用工况下的疲劳强度。结果显示,在常规运用工况下,基于标准载荷的疲劳强度评估与实际运用情况较为吻合,但在车轮多边形磨耗导致的高频激扰作用下,构架疲劳等效应力显著高于基于标准的评估结果。基于既有标准的构架疲劳强度评估对模态应力的影响存在一定局限性。     

机车前置式空调机组结构有限元分析

针对国外某机车前置式空调机组结构,采用ANSYS软件进行有限元建模,依据国外规范,对空调机组结构在冲击载荷作用下的应力进行了计算与评价,并对空调机组结构在预期寿命下的疲劳强度进行了分析,结果表明所设计的空调机组结构满足规范要求,设计合理.最后用ANSYS软件中的模态分析模块分析了空调机组结构的动态特性,计算了空调机组结...     

铁路钢桥整体节点双轴疲劳试验研究

依据铁路钢桥整体节点处次应力的形成和分布状态,设计次应力疲劳试件。利用双轴疲劳试验研究次应力对疲劳寿命的影响,同时进行有限元法对比分析。试验和理论分析结果表明,叠加次应力后的疲劳起裂寿命明显短于没有叠加次应力的疲劳起裂寿命,说明次应力对疲劳强度的影响不能被忽略。计算分析还发现,将次应力与轴向应力等同进行疲劳检算不恰当,将次应力全部当成轴向应力考虑的设计过于保守。     

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。     

基于主S-N曲线法的地铁车体焊缝疲劳分析

建立了包括焊缝在内的某B型地铁铝合金车体的有限元模型,采用美国ASME标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法",对车体焊缝进行了有限元分析,分析计算了焊缝上的应力集中以及焊缝的疲劳寿命与损伤。计算结果表明,所有焊缝的疲劳寿命均达到了车体的设计寿命要求。     

铁路客车车体疲劳强度仿真研究

在铁道车辆车体疲劳强度评估的方法中,数值仿真分析具有高效性和经济性的特点。车体疲劳强度数值仿真分析主要涉及疲劳载荷工况选取、车体结构规范建模、应力评估准则建立。文章在综合分析已有的车体结构疲劳强度分析标准和材料疲劳强度评价标准的基础上,归纳总结出2种车体疲劳强度评估的数值仿真分析方法,并给出了模型有限元单元大小15~20 mm的建议值以及相应的应力评价准则。