基于双参数雨流法的地铁车辆转向架构架寿命评估

采用双参数雨流法对在线实测的地铁车辆转向架构架载荷时间历程进行计数统计,分离出完整的应力循环和半循环,表征了构架服役过程的随机载荷谱块。根据名义应力法理论及miner疲劳损伤累积理论,估算出了地铁车辆转向架构架的疲劳寿命。分析结果表明,测点处的寿命为13.4年左右。     

功率IGBT模块的寿命预测

介绍了功率循环试验数据的威布尔分析方法,分析了现有的典型模块寿命模型,论述了寿命预测的方法:将任务曲线转化成温度曲线,利用雨流计数法,根据线性疲劳损伤积累理论和寿命模型计算功率循环寿命。最后,预测了应用于HXD1C电力机车的株洲南车时代电气股份有限公司3300V/1200A IGBT模块的功率循环寿命。     

基于雨流计数法的弹性链型柔性悬挂接触网疲劳寿命分析

采用APDL语言编制命令流,对弹性链型悬挂接触网的接触线进行疲劳寿命估算。文中给出了求解接触线寿命的步骤,采用改进的雨流计数法处理接触线的疲劳应力谱,得到各单元的各级应力幅值、应力均值与相应的应力循环数,用Miner线性疲劳累积损伤理论得到接触线各单元的疲劳寿命值。在相同参数的条件下,分析了影响接触线寿命的因素,包括跨距、接触线和承力索预张力、截面面积、列车行驶速度、抬升力、干摩擦等,比较简单链型和弹性链型悬挂接触网对接触线寿命的影响,对比各种参数找出影响接触线疲劳寿命的几个关键因素,为弹性链型悬挂接触网系统的设计和工程实际施工与维护提供重要依据。     

基于雨流计数法的接触线疲劳寿命分析

电气化铁路向高速化方向发展,为保证结构的安全性,对接触网进行精确的疲劳分析至关重要。本文使用APDL语言编制命令流,对柔性悬挂接触网的接触线进行疲劳寿命估算,并给出具体步骤。采用改进的雨流计数法,对接触线各单元的疲劳应力谱进行统计处理,得到各单元的各级应力幅值、应力均值与相应的应力循环数;用Miner线性疲劳累积损伤理论得到接触线各单元的疲劳寿命值。针对一组参数,得到接触线各跨的安全运行次数与折算年限,分析接触线疲劳寿命的不利位置,研究不利位置的应力时程特征,为柔性悬挂接触网系统的设计和工程实际施工与维护提供重要依据。     

基于动应力试验的转向架构架疲劳寿命预测

对某地铁车辆转向架的构架进行了在线动应力试验,通过试验得到了实测的应力—时间历程,根据疲劳危险点的选取原则选出几个疲劳危险测点对其进行评估,然后运用雨流法对疲劳危险测点的应力—时间历程进行循环计数后编制出二维应力谱,最后结合存活率为95%的16Mn钢试样疲劳P-S-N曲线,应用Miner线性疲劳累积损伤理论对该地铁转向架构架进行了疲劳寿命的预测。     

大跨度悬索桥抖振的概率疲劳累积损伤分析

为探讨脉动风作用下大跨度悬索桥的抖振疲劳问题,在桥梁抖振时域分析基础上,得到悬索桥构件的应力响应时程.采用雨流计数法对不同等级风速作用下的应力循环进行统计,同时假设构件疲劳寿命服从威布尔分布,得到风振的疲劳累积损伤及可靠度分析方法.最后以东海某大跨悬索桥为对象进行了详细探讨.结果表明:该桥的主缆及吊杆在脉动风荷载作用下有足够的疲劳可靠度,不会出现疲劳破坏;加劲梁在高风速下抖振疲劳损伤较大,在运营过程中,应加强对加劲梁在强风作用后的损伤检测.     

两种典型地铁受电弓关键部位疲劳失效评价与研究

地铁受电弓在服役条件下承受着复杂的交变应力作用，容易产生疲劳失效，因此有必要对受电弓部件进行疲劳寿命评价。文章通过对两种典型受电弓进行动态应力测试，得到ATO工况下应力时程曲线，实测结果发现当接触网导线高度突变时，某些测点的应力会出现相应的突变，然后回归小幅振荡。文章首先采用雨流计数法对应力时程数据进行循环计数统计，然后用Goodman模型考虑载荷谱中平均应力的影响，并结合材料的外推P-S-N曲线及Miner法则对受电弓部件进行寿命预测。结果显示，A型受电弓的上下臂杆连接部位以及B型受电弓的上框架部位疲劳寿命相对较短，应考虑构件结构改进以提高寿命。     

重载铁路钢桁梁桥疲劳寿命预测方法及应用研究

对朔黄铁路一座64 m单线下承式钢桁梁桥的疲劳寿命进行评估。基于运营列车的编组和运量,采用有限元软件计算得到评估杆件的应力历程,利用雨流计数法统计得到不同杆件的应力频谱,并采用合理的系数对应力幅进行修正,结合Miner线性累积损伤原理对钢桁桥的疲劳寿命进行评估。结果表明:下弦杆、斜杆和次横梁的理论剩余疲劳寿命在50年以上;吊杆高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命为35年;纵梁跨中下翼缘高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命已截止,其他构造理论剩余疲劳寿命均不足10年。对于开行重载运输的钢桁梁桥,纵梁及其连接部位是薄弱环节,应重点关注。     

随机风场下高速铁路接触线风振疲劳分析

高速铁路接触网在随机风场的作用下产生短周期变化的应力循环,影响接触网的疲劳寿命。本文采用Davenport和Panosfsky功率谱分别模拟适用于接触网系统的水平和竖直方向上的脉动风时程,推导了作用在接触网上的气动力。在有限元分析软件MSC-Marc中建立高速铁路接触网有限元模型,通过非线性有限元求解得到随机风场下接触线各单元的应力时程。运用改进的雨流计数法对疲劳应力谱进行统计处理,并经Goodman直线修正,得到每个应力循环的等效应力幅值。基于Palmgren-Miner线性疲劳累积损伤准则,对接触线特征单元的疲劳寿命进行估计。研究结果表明:在强风地区,脉动风对接触网风振疲劳影响较为显著;接触线的风振疲劳不利位置出现在定位点和吊弦点处;风攻角决定了接触线风振疲劳不利位置的具体分布。研究结果可为强风地区接触网疲劳设计、日常维护及故障分析提供依据。     

铁路客货分线后桥梁的疲劳损伤分析及寿命评估

随着客运专线的建设和完善,实施客货分线,即将客运流量全部转移到客运专线上,既有线集中承担货物运输已成为铁路运输的发展趋势。本文以胶济线为研究对象,针对该线路客货分线后桥梁的疲劳损伤及寿命进行评估。在现有典型疲劳列车的基础上制定了分线后的疲劳列车,采用大型计算软件STAAD/PRO计算得到了疲劳列车的跨中弯矩历程,采用自编雨流统计程序得到弯矩谱,依据Miner线性累积损伤原理,进行桥梁的损伤分析及寿命评估,得到了分线后桥梁的累积损伤度、剩余寿命和寿命折减程度。     

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。     

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。     

基于频域法的高速列车转向架附属设备随机振动疲劳寿命评估方法研究

近年来，基于频域法的随机振动疲劳寿命评估方法因具有简洁性和计算高效性的优点而被广泛运用到实际工程中。但是频域法模型的种类繁多，在相同的应力功率谱下使用不同频域法模型得到的疲劳结果有很大差异，因此，对某一结构在特定载荷和响应谱条件下的频域法模型进行研究是极具意义的。文章以高速列车转向架的附属设备作为研究载体，基于IEC 61373:2010标准，运用雨流循环计数法和傅里叶逆变化时域模拟方法，提出了一种适用于转向架附属设备的随机振动疲劳寿命频域法计算模型。设置了3组加速度功率谱载荷下的随机振动疲劳试验，将各种频域法模型计算得到的疲劳寿命和试验寿命进行了对比。结果表明，文章所提出的模型计算疲劳寿命与随机振动疲劳寿命试验值的误差最小，验证了常用频域法模型和文章提出的频域法模型的准确性和有效性。     

地铁车辆转向架构架疲劳可靠性预测研究

根据实测的动应力数据,运用雨流计数法编制了二维应力谱,并在已知材料P-S-N曲线存活概率为50%和95%的情况下,推得任意存活概率的P-S-N曲线的方法.进而得到存活概率为99.9%的P-S-N曲线.对某地铁车辆的转向架构架进行了不同可靠度下的疲劳寿命预测.     

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。     

挑臂式钢箱梁面板-中纵梁构造细节疲劳性能研究及构造参数分析

为研究挑臂式面板-中纵梁构造细节的疲劳特性，运用大型通用有限元软件ANSYS建立精细化分析模型，结合热点应力法、Palmgren-Miner线性累积损伤理论及雨流计数法对该构造细节进行横纵向疲劳车加载应力结果计算分析，并开展构造参数影响研究。研究结果表明，轮载作用下该细节经历多次应力循环，应力影响线具有明显的轴重识别效果，采用横向应力/竖向应力研究其疲劳特性是合适的；该细节面板焊趾较腹板焊趾应力水平高，更易发生疲劳开裂，而腹板处焊趾具有无限寿命；面板厚度从12 mm增加到20 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力分别降低55%和40%,中纵梁腹板与附近U肋的间距从250 mm增加到400 mm,面板焊趾和腹板焊趾热点应力增幅达61%和58%,而中纵梁腹板厚度从12 mm变化到20 mm,面板焊趾处和腹板焊趾处的热点应力基本不变，维持在53 MPa和22 MPa左右。建议在充分考虑安全性和经济性的情况下，合理选择面板厚度及中纵梁腹板与附近U肋的间距以提高面板-中纵梁构造细节的疲劳寿命。     

应用雨流法推算接触网导线疲劳寿命的可能性

雨流法的基本原理是波形计算法，即计算波形以何等程度的振幅相当于作用多少次的算法。应用该方法推测疲劳寿命的局部修正法的试验，是由供试验导线和线条、金属附件的振动装置组成的试验装置，试验结果有4种波形的试验值，由计算和试验结果推测的疲劳寿命具有良好的一致性。     

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。     

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。     

列车荷载作用下平行钢丝拉索疲劳寿命评估

为研究列车荷载下平行钢丝拉索疲劳寿命,利用斜拉索内平行钢丝的疲劳寿命模型,基于Miner线性疲劳累积损伤准则推导了平行钢丝拉索任意一根钢丝疲劳破坏所经历的循环次数,采用Monte-Carlo方法模拟斜拉桥疲劳寿命的概率分布.以一座现役大跨径斜拉桥为背景工程,分别建立了有91根钢丝的普通拉索疲劳寿命模型和有109根钢丝的...