基于核密度应力谱外推的转向架构架疲劳寿命评估

提出了一种基于多样本核密度应力谱外推的疲劳寿命评估方法,研究了核密度估计中的最优带宽与核函数的确定问题,采用灰色关联度分析方法对应力谱的外推优度进行量化评价与检验,并讨论了疲劳寿命评估的相对误差与外推倍数之间的关系;为了验证方法的正确性与可行性,以某转向架构架转臂定位安装座焊缝附近某测点为研究对象,选取了该测点在车轮分别处于镟轮初期、中期和末期时的3组动应力测试数据,进行多样本核密度应力谱外推与疲劳评估。研究结果表明：基于最小渐近均方积分误差的概率密度函数拟合优度良好,所研究的4种核函数类型中,基于Epanechekov核函数外推的相关性最好,相关系数为0.99,较其他3种核函数提高了0.01%~0.12%,基于Circular核函数外推的一致性最好,灰色关联度为0.592 0,较其他3种核函数提高了0.17%~0.32%;基于多样本核密度应力谱外推10倍后的疲劳评估寿命相比基于线性外推的评估寿命减少了1.15%;当应力谱外推至全寿命周期时,基于核密度外推所评估的安全运营里程减少了6.45%。可见,基于核密度应力谱外推的疲劳寿命评估更偏于安全,能保证车辆结构的安全服役。     

转向架构架疲劳应力计算与评估

为评估某低地板车辆焊接转向架构架的疲劳强度,采用ANSYS有限元仿真软件搭建转向架构架三维有限元模型,分别计算母材、打磨的焊缝边缘部位和不打磨的焊缝边缘部位的3组包络线的许用应力,与11种动载荷的组合变化应力相比较,评价构架的疲劳强度是否满足设计要求。结果表明:转向架构架母材和打磨过的焊缝边缘部位疲劳强度满足要求;在转向架构架安全裕量较小的焊缝部位必须打磨才能满足疲劳强度要求。     

城际动车组车轴应力谱的极值推断

为评估车轴的可靠性或扩展车轴的应力谱,需要预判车轴全寿命期内的最大应力. 首先,综合考虑推断精度和统计效率等因素,基于Sturges公式选取0.5 MPa为组距对实测车轴应力-时间历程进行雨流计数,得到车轴应力的经验累积分布函数. 其次,针对不同的门槛限值计算应力的经验均值超限函数,通过确定经验均值超限函数的拐点确定合理门槛限值. 然后,基于Pickands-Balkema-de Haan定理,利用广义帕累托分布拟合车轴应力的超限分布函数,并通过拟合分布外推车轴全寿命期内的最大应力. 最后,利用实测车轴应力数据进行了验证. 研究结果表明:为评估车轴寿命期内的最大应力,大约需要不少于 3000 km 的线路测试;基于13.5 t轴重实测数据推断的应力极值比基于14.1 t轴重计算的校核应力高出13%,因此完全按照设计轴重满载运营,需格外谨慎.      

基于结构应力的转向架构架焊缝疲劳强度研究

为了解决现行标准中转向架构架焊缝容许疲劳强度数据存在的问题,针对当前的各种结构应力方法和数据,就其在焊缝结构应力测试、容许应力幅、设计值存活率、平均应力修正、焊缝修整疲劳强度提高及极限容许应力确定等方面的关系和差异进行对比,并构建了Q345钢焊缝基于实测结构应力的疲劳图和S-N曲线. 结果表明:转向架构架焊缝结构应力的实测可沿用B12/RP17规定的方法,即采用6 mm长的应变片并将其前端紧靠焊趾边缘布置;建议借鉴IIW (International Institute of Welding) FAT100和FAT90两组基本数据,并应用其平均应力和焊缝修整疲劳强度提高的修正方法,构建更加合理的基于实测结构应力的焊缝容许疲劳强度数据;对于2 × 106次循环数对应的疲劳图,极限容许应力可参考DVS 1612规定的方法,由母材屈服极限除以相应的安全系数确定.      

高速列车转向架载荷谱长期跟踪试验研究

为了建立高速列车转向架载荷谱,对武广客运专线高速列车运营全工况下的转向架载荷进行了跟踪测试,得到了动车转向架的轴箱弹簧垂向载荷和转臂横向载荷在一个镟轮周期内的变化规律,分析了高速直线和曲线工况下镟轮对轴箱弹簧垂向载荷和转臂横向载荷的影响,并基于上述载荷编制了构架浮沉、侧滚、扭转与横向载荷系谱,进行了镟轮前后各载荷谱的比较.研究结果表明,与镟轮前相比,镟轮后轴箱弹簧垂向载荷、转臂横向载荷以及构架各载荷系的幅值均减小,其中转臂横向载荷变化最明显,在高速直线和曲线工况下幅值分别减小了50%和40%,镟轮改善了构架的受力状态.      

利用磁弹性法测量快运货车转向架焊接构架残余应力的试验研究

利用磁弹性法测定了１２０Ｋｍ／ｈ快运货车转向架焊接构架用１６Ｍｎ钢的磁声特性曲线,并以此作为基础对构架５种工况下的焊接残余应力进行了现场测试,得到了构架上残余应力的分布规律,并对测试结果进行了比较。     

城市公交运营参数时变特征的推断性统计研究——以保定市为例

以保定市公交跟车调查数据为研究对象,基于方差分析模型对早晨、上午、下午、傍晚4个时段的公交客流量、行程时间、满载率进行了分析,得到了工作日与周末不同的时变特征。工作日呈现“高峰-平峰”特征,存在早晚两个高峰,与一般描述性经验相一致,而周末则呈现“午前-午后”特征,与一般经验存在较大差异。     

转向架焊接残余应力的测试及退火工艺

利用磁弹性法测量了材质为16MnR的CW-200型焊接转向架构架一定深度处的残余应力,分析了热处理前后构架中残余应力的分布及变化规律,并且研究了不同的退火工艺对焊后构架残余应力的影响．结果表明：构架焊接后存在较高的残余应力,在牵引杆座与横梁焊缝处最大值达到193MPa拉应力;而经过不同的去应力退火工艺处理后,残余应力的消除率不同．在630℃退火、保温3h工艺条件下试验用构架残余应力平均消除率最高,X、y方向的最大消除率分别为58．3％和54．6％．     

随机振动系统构件应力谱密度的计算

分析了求解一般系统应力谱的过程，在应力谱计算中提出了单位应力矩阵的概念，解决了由系统随机响应计算应力功率谱密度的问题，并讨论其在一般情况下的存在性。最后用一个算例说明文中提出方法的有效性。     

基于谱载荷的高速列车转向架构架的疲劳强度

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命，提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法．这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级，用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布，将多轴应力转化为单轴应力，根据palmgren-Miner线性累积损伤准则计算构架的等效应力，利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命．算例表明，采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致．     

基于谱载荷的高速列车转向架的疲劳强度

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命,提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法.这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级,用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布,将多轴应力转化为单轴应力,根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则计算构架的等效应力,利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命.算例表明,采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致.     

用数值模拟方法优化列车转向架侧梁焊接工艺的研究

基于ANSYS平台热弹塑性有限元分析,利用APDL语言,采用单元生死技术模拟焊缝形成过程,对B型列车14t转向架侧梁的焊接残余应力与变形进行了模拟。结果显示,侧梁沿x方向（即焊缝方向）产生了收缩,两端向中心的收缩量大致相等,其值分别为0．846mm和-0．935mm;在Y方向上,上盖板沿Y的负方向产生了较大的变形,其值为-1．548mm,下盖板的位移较小,最大值仅为0．213mm;z方向上,由于约束较强,其变形值较其它方向相比大约小一个数量级。等效残余应力在焊缝上最大,其峰值约为270MPa,随着与焊缝中心距离的增加,其值迅速减小。总体而言,模拟结果符合焊接理论,且与实际情况吻合,证明了用数值模拟方法进行焊接工艺优化的可行性。     

汽车部件疲劳载荷谱的计算机统计处理

探讨了汽车部件承受随机载荷国程的预处理方法，以汽车前桥为对象提出出地时间历程的采样、处理、编程的计算机自动处理方法。     

车辆转向架全域应力推演与实时监控

为了提高疲劳强度评定和疲劳寿命预测的可靠性与精度, 基于结构可测位置应力提出了全域应力推演方法进行任意位置的应力预测。引入了基于无网格计算的径向基函数插值理论, 建立了新的插值域选择规则, 改进了传统Multi-Quadric(M-Q)径向基函数。为了验证改进的M-Q径向基函数的插值性能, 在对转向架构架施加横向载荷为58 kN, 牵引载荷为55 kN, 垂向载荷为85 kN, 选取了应力不可直接测量的8个位置, 分别采用改进的M-Q径向基函数与薄板样条(TPS)径向基函数进行插值精度比较。分析结果表明: 采用改进的M-Q径向基函数预测的应力最大相对误差为0.090 6%, 平均相对误差为0.028 4%, 采用TPS径向基函数预测的应力最大相对误差为1.611 3%, 平均相对误差为0.604 2%, 因此, 采用改进的M-Q径向基函数推演转向架构架应变片不可测位置应力的计算精度远优于采用TPS径向基函数的精度; 结合改进的M-Q径向基函数插值算法, 开发了一套车辆转向架全域应力推演和实时监控系统(TPL Monitoring), 具有良好的交互性、实时性和可扩展性。     

焊接转向架结构可靠性疲劳寿命预估方法研究

本文以２０９型焊接转向架构架为研究对象，根据概率统计理论及及疲劳损伤原理，建立了结构在随机载荷谱作用下可靠性疲劳寿命的计算方法，利用实测整理的程序载荷谱和焊接接头疲劳试验数据，对该构架进行了实例计算，并将恒幅载荷下的计算结果进行了试验验证。     

小样本条件下可变作用代表值的贝叶斯推断方法

为克服工程实际中测试数据不充足的条件下,采用经典统计学方法推断可变作用的代表值时,由统计不确定性导致推断结果偏于冒进的缺点,基于极小值I型分布分位值的线性回归推断方法,提出了小样本条件下可变作用代表值的线性回归推断方法,并以此作为检验其他推断方法精度的基准方法;根据贝叶斯理论,利用分布参数的Jeffreys无信息先验分布,提出可变作用标准值和频遇值的贝叶斯推断方法. 应用研究结果表明:贝叶斯推断方法较线性回归推断方法简便且应用范围广,在标准差已知的情况,可给出更优的推断结果;无参数信息时,对于标准值和频遇值的保证率不低于0.90的情况,贝叶斯推断方法均具有较好的精度;相对于其他可信水平,可信水平0.75时推断结果更接近真值,因此,建议取可信水平为0.75.      

我国摆式客车转向架的选型研究

描述了国外几种主要摆式客车转向架的结构特点,并简要介绍了我国铁道线路的基本情况,根据我国线路特点和摆式客车对围向架的特殊要求,提出了以径向转向架作为我国摆式额车转向架的基本方案,并对其可行性和必要性进行了分析,最后对我国摆式客车转向架的初步结构进行了探讨。     

多轴转向架焊接构架焊缝应力集中分析与寿命研究

利用美国ASME-2007标准中的结构应力法和有限元数值分析技术,研究某多轴转向架焊接构架焊缝结构应力分布规律,指出在垂向斜对称载荷工况作用下构架应力集中发生部位;以降低焊缝应力集中为出发点,对焊接构架结构进行改进设计.构架改进结构后焊缝结构应力幅值降低,疲劳寿命显著提高.     

主动转向式转向架的理论研究

提出了一种采用力作用元件对轮对施以摇状运动环控制的方法。通过计算仿真、研究了控制系统的稳定性问题瞬态性能，分析了该主动控制导向转向架的曲线通过性能和蛇行稳定性，并与传统的转向架进行了对比分析。结果表明该主动控制导向转向架能根据转向架在曲线轨道上的受力环境，使轮对经较合理姿态通过曲线、最佳地利用轮轨间的蠕滑力，减小轮轨磨耗。