隨著我國高速鐵路的快速發(fā)展,運(yùn)營速度的不斷提高,高速列車行駛安全性和可靠性問題日益突出,車輪多邊形磨耗問題便是其中之一。本文以我國某高速動車組為研究對象,討論了車輪多邊形對車輛動力學(xué)響應(yīng)以及軸箱螺栓疲勞壽命的影響。研究內(nèi)容如下:（1）根據(jù)我國某型動車組結(jié)構(gòu)及性能參數(shù),利用Simpack軟件建立了多剛體系統(tǒng)動力學(xué)仿真模型,模型中考慮了車輛懸掛參數(shù)的非線性特性,并采用諧波函數(shù)法對車輪多邊形進(jìn)行描述。（2）計算了不同速度等級下,車輪多邊形幅值、階次對車輛動力學(xué)性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):在多邊形階次小于5時,一階車輪多邊形對車輛垂向平穩(wěn)性影響最大;輪軌垂向力隨著多邊形的階次的增大而增加;當(dāng)達(dá)到一定的階次時,多邊形的激勵頻率與輪對的搖頭頻率趨近,系統(tǒng)發(fā)生了共振,輪軌垂向力迅速超過了安全限值;隨著多邊形的激勵頻率逐漸遠(yuǎn)離共振區(qū),輪軌垂向力有下降的趨勢;脫軌系數(shù)隨車輪多邊形的幅值增加而增大,但在計算范圍內(nèi)未超過安全限值。（3）采用動力學(xué)仿真獲取的功率譜密度（PSD）函數(shù)對軸箱組件應(yīng)力響應(yīng)進(jìn)行計算,并且結(jié)合疲勞累積損傷理論和材料的S-N曲線來評估軸箱螺栓的疲勞壽命。結(jié)果表明隨著多邊形的階數(shù)和幅度的增加,軸... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同部件的疲勞損傷

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8頁三章的動力學(xué)響應(yīng)作為隨機(jī)振動激勵輸入，計算得到軸箱螺栓的疲勞壽命。圖1-3文章結(jié)構(gòu)圖論文主要工作從以下幾方面展開：第一章：明確論文的研究主題、背景和意義，簡要的闡述針對車輪非圓化的形成機(jī)理和車輪非圓化對車輛部件的性能影響。第二章：根據(jù)高速列車的結(jié)構(gòu)參數(shù)建立動力學(xué)模型，這是研究車輪非圓化對局部結(jié)構(gòu)疲勞傷損的影響的基矗為了更加精準(zhǔn)的動力學(xué)結(jié)果，在建立模型的同時考慮車體、構(gòu)架、輪對等結(jié)構(gòu)的簡化，以及輪軌接觸幾何、輪軌蠕滑、懸掛系統(tǒng)等非線性。針對車輪周期性非圓化，本文采用車輪圓周輪廓法進(jìn)行描述，該方法主要考慮車輪半徑沿圓周方向變化。第三章：基于Simpack動力學(xué)仿真模型，研究高速列車1-20階車輪多邊形對車輛系統(tǒng)動力學(xué)性能的影響。通過比較不同階次下的多邊形對平穩(wěn)性指標(biāo)、輪軌垂向力、輪對加速度、脫軌系數(shù)的影響，提出安全限值來保證列車的正常運(yùn)行。第四章：基于Simpack動力學(xué)參數(shù)，研究軸箱有限元模型的疲勞損傷。采用頻域方法，通過車輛系統(tǒng)與車輪多邊形疊加獲得輪軌激勵的譜密度函數(shù)，用以計算車輛系統(tǒng)部

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第10頁第2章車輪多邊形的動力學(xué)模型的建立隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，車輪的多邊形將導(dǎo)致車輪與軌道之間嚴(yán)重的高頻沖擊振動，縮短車輛部件的使用壽命，影響高速列車的行駛安全性。本章建立了考慮車輪多邊形的高速列車動力學(xué)仿真模型，采用了一種能夠精確描述車輪多邊形的方法。2.1車輛系統(tǒng)動力學(xué)模型車輛動力學(xué)模型由輪對，構(gòu)架，車體以及車輛系統(tǒng)各部件構(gòu)成，并通過懸掛裝置連接。為了方便的進(jìn)行理論分析與仿真計算，需要對現(xiàn)實(shí)的車輛模型進(jìn)行簡化，在滿足理論研究的同時，也盡可能的反映出列車在運(yùn)行過程中的實(shí)際情況。2.1.1高速列車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)某高速列車轉(zhuǎn)向架如圖2-1所示。轉(zhuǎn)向架主要結(jié)構(gòu)由雙H型構(gòu)架、一系懸掛、牽引及驅(qū)動裝置、二系空氣彈簧裝置、基礎(chǔ)制動裝置等主要部件組成。圖2-1某高速列車轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)示意圖(1)構(gòu)架具有H形結(jié)構(gòu)，由側(cè)梁，橫梁和縱梁焊接而成，并且側(cè)梁為下凹的U形結(jié)構(gòu)。(2)輪對裝置：采用整體式輪對，依據(jù)UIC819標(biāo)準(zhǔn)，車軸為空心結(jié)構(gòu)，材質(zhì)采用

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]車輪多邊形對高速列車振動響應(yīng)和構(gòu)架疲勞壽命影響研究[D]. 張浩然.北京交通大學(xué) 2018
[2]多軸隨機(jī)振動頻域疲勞方法的研究與應(yīng)用[D]. 黃曉婷.西南交通大學(xué) 2015
[3]高強(qiáng)度鋼螺栓抗疲勞成型工藝的研究[D]. 夏春和.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[4]地鐵踏面制動單元連接螺栓組預(yù)緊力及疲勞壽命研究[D]. 李先鋒.太原科技大學(xué) 2013
[5]鐵路車輪非圓化對車輛—軌道系統(tǒng)動力學(xué)行為的影響[D]. 劉逍遠(yuǎn).西南交通大學(xué) 2012
[6]結(jié)構(gòu)振動疲勞壽命估算方法研究[D]. 孫偉.南京航空航天大學(xué) 2005



本文編號：3309602