發(fā)布時(shí)間：2021-04-02 11:09

　　在服役過(guò)程中,高速列車車體由軌道不平順等各種因素造成的影響,將受到隨機(jī)載荷作用,容易發(fā)生疲勞失效,對(duì)乘客安全造成威脅。為確保高速列車結(jié)構(gòu)的安全性及可靠性,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段應(yīng)對(duì)其進(jìn)行疲勞試驗(yàn)預(yù)測(cè)壽命。由于高速列車運(yùn)行速度不斷地提高,導(dǎo)致車體承受的隨機(jī)載荷呈高頻、低幅值為主,使車體結(jié)構(gòu)具有長(zhǎng)壽命、高可靠性的設(shè)計(jì)要求,若使用傳統(tǒng)的壽命試驗(yàn)將會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間、資源。因此,在設(shè)計(jì)階段采用加速壽命試驗(yàn)方法快速獲得車體結(jié)構(gòu)的疲勞薄弱位置,在此基礎(chǔ)上定量化預(yù)測(cè)其疲勞壽命,對(duì)車體設(shè)計(jì)具有重要的工程意義和應(yīng)用價(jià)值。參照FKM標(biāo)準(zhǔn)和UIC標(biāo)準(zhǔn),結(jié)合加速壽命試驗(yàn)方法、車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真、有限元法、多項(xiàng)式擬合法、結(jié)構(gòu)應(yīng)力法和線性損傷理論等方法對(duì)車體加速壽命試驗(yàn)載荷譜進(jìn)行編制,并定量化預(yù)測(cè)其疲勞壽命。首先,編制加速壽命試驗(yàn)載荷譜:通過(guò)動(dòng)力學(xué)仿真計(jì)算車體垂向隨機(jī)載荷譜,經(jīng)過(guò)雨流、外推后,結(jié)合FKM標(biāo)準(zhǔn)編制了車體的八級(jí)載荷譜;基于UIC標(biāo)準(zhǔn)載荷譜編制原理,結(jié)合EN12663標(biāo)準(zhǔn)中車輛的疲勞載荷設(shè)計(jì),將垂向載荷編制成為三級(jí)載荷譜。其次,對(duì)加速載荷譜下的車體疲勞損傷進(jìn)行仿真計(jì)算:建立車體有限元模型,根據(jù)載荷譜的設(shè)計(jì)工況進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

本文技術(shù)路線示意圖

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6頁(yè)第2章車體加速壽命試驗(yàn)載荷譜編制載荷譜獲取是結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞分析的前提。通過(guò)高速列車車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合實(shí)測(cè)軌道譜，仿真模擬計(jì)算車體承受的垂向隨機(jī)載荷譜。分別基于FKM標(biāo)準(zhǔn)及UIC標(biāo)準(zhǔn)載荷譜編制原理對(duì)隨機(jī)載荷譜進(jìn)行編制，獲得車體的垂向八級(jí)載荷譜及三級(jí)載荷譜，為下一章的疲勞分析提供載荷數(shù)據(jù)。2.1加速壽命試驗(yàn)方法2.1.1加速壽命試驗(yàn)的定義加速壽命試驗(yàn)的特點(diǎn)是將試件置于高應(yīng)力水平下，通過(guò)試驗(yàn)得到失效相關(guān)數(shù)據(jù)后，利用試件壽命和應(yīng)力水平之間的關(guān)系，推導(dǎo)試件在正常應(yīng)力水平下的壽命特征�；诩铀賶勖囼�(yàn)法來(lái)預(yù)測(cè)疲勞壽命的基本理論是外推高應(yīng)力水平作用下的特征壽命至正常應(yīng)力水平下的特征壽命，建立應(yīng)力與壽命之間的聯(lián)系，即加速模型。由外部原因造成試件失效的應(yīng)力包括熱應(yīng)力（如溫度）、濕應(yīng)力（如濕度）、機(jī)械應(yīng)力（如振動(dòng)、載荷、摩擦）、電應(yīng)力（如電壓、功率）等[67]。利用現(xiàn)有的加速度模型比試驗(yàn)方法更容易確定加速度系數(shù)，所需樣本數(shù)較少。2.1.2加速壽命試驗(yàn)的分類加速壽命試驗(yàn)進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，其常用的加載類型如下[68]：圖2-1加速壽命試驗(yàn)類型（a）恒定應(yīng)力加速壽命試驗(yàn)（簡(jiǎn)稱恒加試驗(yàn)）：將試件分為幾組，施加某個(gè)恒定加速應(yīng)力水平至各組，執(zhí)行壽命試驗(yàn)，直至每組都失效了一定數(shù)目的試件為止。作為傳統(tǒng)加速壽命試驗(yàn)的加載模式，其載荷大小便于控制、統(tǒng)計(jì)分析相對(duì)成熟，試驗(yàn)過(guò)程中無(wú)沖擊載荷的產(chǎn)生，對(duì)試驗(yàn)設(shè)備性能要求較低，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室的疲勞試驗(yàn)。然

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8頁(yè)過(guò)Basquin方程計(jì)算而得，也就是結(jié)合S-N曲線對(duì)結(jié)構(gòu)的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)。因此，通過(guò)以上推導(dǎo)可確定本文的高速列車車體加速壽命試驗(yàn)是基于逆冪律模型進(jìn)行仿真模擬的。2.1.4加速系數(shù)加速系數(shù)在加速模型中起到承上啟下的作用，是正常應(yīng)力水平下的特征壽命和加速應(yīng)力水平下的特征壽命的比值，是一個(gè)重要參數(shù)，可在模型中傳遞數(shù)據(jù)，也可對(duì)工程實(shí)際中的可靠度進(jìn)行設(shè)計(jì)等。比如，在正常應(yīng)力水平0S下試件的失效分布函數(shù)為0F(t)，p,0t是p分位壽命（0,0()pFt=p）；此試件在加速應(yīng)力水平iS的失效分布函數(shù)是tF)(i，p,it是p分位壽命（,()ipiFt=p），則加速系數(shù)是它們的p分位壽命之比。,00,psispitt=(2-3)其中，sis0是iS對(duì)0S在p分位壽命的加速系數(shù)。綜上所述，加速系數(shù)為兩個(gè)不同應(yīng)力水平的特征壽命之比，其中包括一個(gè)正常應(yīng)力水平0S和一個(gè)加速應(yīng)力水平iS。當(dāng)0S不變、iS增加時(shí)，p分位壽命p,it將會(huì)降低，從而加速系數(shù)i0ss將會(huì)增大。2.2車體隨機(jī)載荷譜的計(jì)算2.2.1車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型的建立車輛系統(tǒng)主要由輪對(duì)、枕梁、構(gòu)架、車體、減振器、一系和二系懸架等組成，其是一種多自由度的非線性振動(dòng)系統(tǒng)[69]。本文中，采用動(dòng)力學(xué)仿真軟件建立車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，該模型將輪對(duì)、枕梁、構(gòu)架和車體視為剛體，軸彈簧、空氣彈簧、抗蛇行減振器和橫向/縱向振動(dòng)吸收器被視為力元。綜合考慮動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)，構(gòu)建的車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，如圖2-2。圖2-2車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]航天繼電器步退加速壽命試驗(yàn)溫度應(yīng)力周期的確定方法[J]. 李文華,鄭杭,陳君,李爽,胡琦.  航天控制. 2018(05)
[2]Inference and optimal design on step-stress partially accelerated life test for hybrid system with masked data[J]. SHI Xiaolin,LU Pu,SHI Yimin.  Journal of Systems Engineering and Electronics. 2018(05)
[3]風(fēng)電齒輪箱加速疲勞壽命試驗(yàn)驗(yàn)證[J]. 曾雨田,李金庫(kù).  機(jī)械工程師. 2018(09)
[4]柴油機(jī)高壓油管加速載荷譜編輯研究[J]. 周帥,任燕平,劉冰,李偉東,何文運(yùn).  噪聲與振動(dòng)控制. 2018(04)
[5]高速列車車體加速壽命試驗(yàn)載荷譜編制及分析[J]. 盧耀輝,張醒,張舒翔,曾京,黨林媛.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2017(24)
[6]加速壽命試驗(yàn)原理及應(yīng)用[J]. 黃遂.  工程機(jī)械. 2017(03)
[7]高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力計(jì)算與疲勞全壽命預(yù)測(cè)[J]. 盧耀輝,向鵬霖,曾京,陳天利.  交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào). 2017(01)
[8]競(jìng)爭(zhēng)失效產(chǎn)品部分加速壽命試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析[J]. 師義民,師小琳.  西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(01)
[9]動(dòng)車組轉(zhuǎn)向架載荷譜編制及其特性分析[J]. 張冉,趙子豪,張旭.  現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè). 2017(04)
[10]變剛度鋼板彈簧加速壽命試驗(yàn)程序載荷譜編制[J]. 韓為鐸,盧劍偉,龍道江.  中國(guó)機(jī)械工程. 2017(02)

博士論文
[1]鐵道客車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架疲勞可靠性研究[D]. 盧耀輝.西南交通大學(xué) 2011

碩士論文
[1]隨機(jī)載荷作用下的高速列車車體振動(dòng)疲勞分析方法研究[D]. 張醒.西南交通大學(xué) 2018
[2]動(dòng)車零部件壽命預(yù)測(cè)與全壽命周期研究[D]. 高雅璐.蘭州交通大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3115167