高頻激勵下構架動應力響應與損傷研究
發(fā)布時間：2022-02-19 18:07
隨著我國列車運行速度的不斷提高和運營里程的增加,車輛各個結構部件之間的振動加劇,高速列車車輪因鋼軌波磨、軌縫沖擊、鋼軌打磨刀痕等線路異常磨耗的原因,會在磨耗的不同階段產生不同階數(shù)與幅值的多邊形,引起較高的激勵頻率,并接近構架某些部位的固有頻率,易導致結構產生諧振或局部共振,增大構架上的動應力響應,降低構架使用壽命。本論文以CR400BF動車組轉向架動車構架為研究對象,通過對構架應變模態(tài)仿真和小滾輪高頻激擾的臺架試驗,進行如下研究:（1）建立構架約束狀態(tài)的有限元模型,進行應變模態(tài)的仿真計算,分析各階模態(tài)的方向應變與振型,得出構架應變強響應位置與頻率,為臺架試驗貼片位置的選取提供參考。（2）梳理典型線路輪軌激勵的特征頻率以及車輪多邊形的幅值范圍,制定了利用小滾輪進行高頻激擾的試驗方案;結合構架應變模態(tài)分析以及線路實測動應力結果,確定了構架測點部位;完成了模擬不同靜態(tài)加載、不同多邊形幅值、不同構架端部結構下的小滾輪高頻激擾臺架試驗,并通過實時采集獲得了各試驗工況下構架各測點的動應力。（3）分析對比不同靜態(tài)加載、不同多邊形幅值、構架端部有無輔助安裝座下構架各測點等效應力,得到各工況下構架動應力...
【文章來源】：北京交通大學北京市211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 選題背景與意義
1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 動車組高頻振動研究
1.2.2 振動疲勞壽命研究
1.3 本文研究內容
2 應變模態(tài)分析
2.1 有限元模型
2.1.1 有限元基本理論
2.1.2 有限元模型的建立
2.2 應變模態(tài)原理
2.3 應變模態(tài)分析結果
2.4 本章小結
3 小滾輪高頻激擾臺架試驗
3.1 臺架試驗簡介
3.1.1 測點布置
3.1.2 測試設備與方法
3.1.3 組橋方式
3.1.4 小滾輪多邊形
3.1.5 典型線路輪軌激勵的特征頻率
3.2 試驗條件與工況
3.3 時域分析方法
3.3.1 數(shù)據(jù)處理流程
3.3.2 S-N曲線
3.3.3 Miner線性累積損傷理論
3.3.4 等效應力計算
3.4 頻域分析方法
3.4.1 傅里葉變換
3.4.2 短時傅里葉變換
3.5 本章小結
4 高頻激勵下構架典型區(qū)域應力響應
4.1 不同靜態(tài)加載對比
4.1.1 彈簧套筒區(qū)
4.1.2 制動吊座區(qū)
4.1.3 重點測點區(qū)
4.2 小滾輪多邊形幅值對比
4.2.1 彈簧套筒區(qū)
4.2.2 制動吊座區(qū)
4.2.3 重點測點區(qū)
4.3 有無輔助安裝座對比
4.3.1 彈簧套筒區(qū)
4.3.2 制動吊座區(qū)
4.3.3 重點測點區(qū)
4.4 應力強響應部位時域與頻域信號分析
4.4.1 制動吊座管梁與制動缸吊座焊縫(測點D2)
4.4.2 轉臂定位座上端頭與側梁下蓋板內側焊縫(測點D5)
4.4.3 制動吊座管梁與制動夾鉗吊臂焊縫(測點D13-2)
4.4.4 側梁端部內側筋板與側梁帽筒焊縫(測點D58)
4.4.5 側梁帽筒與側梁端部外側立板焊縫(測點D71-2)
4.4.6 抗側滾扭桿座與筋板焊縫(測點D78-2)
4.5 臺架試驗與應變模態(tài)仿真結果對比
4.6 臺架試驗與線路動應力測試結果對比
4.7 本章小結
5 頻域損傷評估
5.1 功率譜密度
5.2 信號類型的識別
5.3 頻域內損傷評估方法
5.3.1 窄帶法
5.3.2 Dirlik隨機疲勞損傷公式
5.4 頻域內損傷評估
5.4.1 分析流程
5.4.2 評估結果
5.5 本章小結
6 結論與展望
6.1 結論
6.2 展望
參考文獻
附錄A
附錄B
附錄C
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁合金車體搭接塞焊結構有限元建模方法研究[J]. 劉沛,米彩盈. 鐵道機車車輛. 2019(01)
[2]我國機車車輛技術的發(fā)展與展望[J]. 申瑞源. 鐵道學報. 2019(01)
[3]基于nCodeDesignlife的電池箱疲勞壽命研究[J]. 冷曉偉,戴作強,鄭莉莉,趙清海,任可美. 客車技術與研究. 2018(03)
[4]CRH 3型動車組車輪多邊形影響因素及抑制措施研究[J]. 徐守濤. 科學技術創(chuàng)新. 2018(14)
[5]轉向架安全吊裝結構的斷裂原因及改進對策[J]. 張相寧,李建鋒,劉東亮,賈尚帥,李明高,孫暉東,郭濤,高峰. 中國鐵道科學. 2018(02)
[6]車輪非圓化磨耗問題研究進展[J]. 金學松,吳越,梁樹林,溫澤峰. 西南交通大學學報. 2018(01)
[7]高速動車組車輪多邊形影響因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李曉峰,崔利通. 中國鐵路. 2017(11)
[8]基于短時測量數(shù)據(jù)的戰(zhàn)術導彈結構疲勞特性預示方法研究[J]. 王亮,周劍波,李璞,蔡毅鵬,孫學麒,南宮自軍. 兵器裝備工程學報. 2017(07)
[9]飛機結構振動疲勞壽命頻域預估方法研究[J]. 周敏亮,陳忠明,鄧吉宏,施榮明. 飛機設計. 2017(03)
[10]應力和加載頻率對疲勞壽命的影響[J]. 戴婷. 廣州化學. 2017(02)
博士論文
[1]高速列車車輪不圓機理及影響研究[D]. 袁雨青.北京交通大學 2016
[2]機車車輛零部件的疲勞壽命預測仿真[D]. 陽光武.西南交通大學 2005
碩士論文
[1]輪對多邊形磨損對高速列車轉向架懸吊部件振動影響研究[D]. 孟祥雷.湖南大學 2018
[2]北京地鐵2號線車輛轉向架構架載荷測試與研究[D]. 張立.北京交通大學 2017
[3]中國標準動車組動車轉向架構架結構疲勞可靠性研究[D]. 李叢珊.北京交通大學 2018
[4]高速轉向架構架疲勞強度研究[D]. 張勇陽.西南交通大學 2016
[5]動車組輪軸服役跟蹤測試方法研究[D]. 張騁.北京交通大學 2016
[6]高速列車構架應變模態(tài)分析與改進[D]. 王珊.北京交通大學 2016
[7]70%低地板轉向架構架強度分析與試驗研究[D]. 付媛媛.北京交通大學 2014
[8]C70型通用貨車載荷譜測試與研究[D]. 陳晟.北京交通大學 2014
[9]工程鉆機桅桿載荷譜的試驗研究[D]. 陳璨.北京交通大學 2014
[10]高速列車載荷頻率及載荷譜特性研究[D]. 劉永乾.北京交通大學 2012
本文編號：3633371
【文章來源】：北京交通大學北京市211工程院校教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：112 頁
【學位級別】：碩士
【文章目錄】：
致謝
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 選題背景與意義
1.2 發(fā)展現(xiàn)狀
1.2.1 動車組高頻振動研究
1.2.2 振動疲勞壽命研究
1.3 本文研究內容
2 應變模態(tài)分析
2.1 有限元模型
2.1.1 有限元基本理論
2.1.2 有限元模型的建立
2.2 應變模態(tài)原理
2.3 應變模態(tài)分析結果
2.4 本章小結
3 小滾輪高頻激擾臺架試驗
3.1 臺架試驗簡介
3.1.1 測點布置
3.1.2 測試設備與方法
3.1.3 組橋方式
3.1.4 小滾輪多邊形
3.1.5 典型線路輪軌激勵的特征頻率
3.2 試驗條件與工況
3.3 時域分析方法
3.3.1 數(shù)據(jù)處理流程
3.3.2 S-N曲線
3.3.3 Miner線性累積損傷理論
3.3.4 等效應力計算
3.4 頻域分析方法
3.4.1 傅里葉變換
3.4.2 短時傅里葉變換
3.5 本章小結
4 高頻激勵下構架典型區(qū)域應力響應
4.1 不同靜態(tài)加載對比
4.1.1 彈簧套筒區(qū)
4.1.2 制動吊座區(qū)
4.1.3 重點測點區(qū)
4.2 小滾輪多邊形幅值對比
4.2.1 彈簧套筒區(qū)
4.2.2 制動吊座區(qū)
4.2.3 重點測點區(qū)
4.3 有無輔助安裝座對比
4.3.1 彈簧套筒區(qū)
4.3.2 制動吊座區(qū)
4.3.3 重點測點區(qū)
4.4 應力強響應部位時域與頻域信號分析
4.4.1 制動吊座管梁與制動缸吊座焊縫(測點D2)
4.4.2 轉臂定位座上端頭與側梁下蓋板內側焊縫(測點D5)
4.4.3 制動吊座管梁與制動夾鉗吊臂焊縫(測點D13-2)
4.4.4 側梁端部內側筋板與側梁帽筒焊縫(測點D58)
4.4.5 側梁帽筒與側梁端部外側立板焊縫(測點D71-2)
4.4.6 抗側滾扭桿座與筋板焊縫(測點D78-2)
4.5 臺架試驗與應變模態(tài)仿真結果對比
4.6 臺架試驗與線路動應力測試結果對比
4.7 本章小結
5 頻域損傷評估
5.1 功率譜密度
5.2 信號類型的識別
5.3 頻域內損傷評估方法
5.3.1 窄帶法
5.3.2 Dirlik隨機疲勞損傷公式
5.4 頻域內損傷評估
5.4.1 分析流程
5.4.2 評估結果
5.5 本章小結
6 結論與展望
6.1 結論
6.2 展望
參考文獻
附錄A
附錄B
附錄C
作者簡歷及攻讀碩士學位期間取得的研究成果
學位論文數(shù)據(jù)集
【參考文獻】：
期刊論文
[1]鋁合金車體搭接塞焊結構有限元建模方法研究[J]. 劉沛,米彩盈. 鐵道機車車輛. 2019(01)
[2]我國機車車輛技術的發(fā)展與展望[J]. 申瑞源. 鐵道學報. 2019(01)
[3]基于nCodeDesignlife的電池箱疲勞壽命研究[J]. 冷曉偉,戴作強,鄭莉莉,趙清海,任可美. 客車技術與研究. 2018(03)
[4]CRH 3型動車組車輪多邊形影響因素及抑制措施研究[J]. 徐守濤. 科學技術創(chuàng)新. 2018(14)
[5]轉向架安全吊裝結構的斷裂原因及改進對策[J]. 張相寧,李建鋒,劉東亮,賈尚帥,李明高,孫暉東,郭濤,高峰. 中國鐵道科學. 2018(02)
[6]車輪非圓化磨耗問題研究進展[J]. 金學松,吳越,梁樹林,溫澤峰. 西南交通大學學報. 2018(01)
[7]高速動車組車輪多邊形影響因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李曉峰,崔利通. 中國鐵路. 2017(11)
[8]基于短時測量數(shù)據(jù)的戰(zhàn)術導彈結構疲勞特性預示方法研究[J]. 王亮,周劍波,李璞,蔡毅鵬,孫學麒,南宮自軍. 兵器裝備工程學報. 2017(07)
[9]飛機結構振動疲勞壽命頻域預估方法研究[J]. 周敏亮,陳忠明,鄧吉宏,施榮明. 飛機設計. 2017(03)
[10]應力和加載頻率對疲勞壽命的影響[J]. 戴婷. 廣州化學. 2017(02)
博士論文
[1]高速列車車輪不圓機理及影響研究[D]. 袁雨青.北京交通大學 2016
[2]機車車輛零部件的疲勞壽命預測仿真[D]. 陽光武.西南交通大學 2005
碩士論文
[1]輪對多邊形磨損對高速列車轉向架懸吊部件振動影響研究[D]. 孟祥雷.湖南大學 2018
[2]北京地鐵2號線車輛轉向架構架載荷測試與研究[D]. 張立.北京交通大學 2017
[3]中國標準動車組動車轉向架構架結構疲勞可靠性研究[D]. 李叢珊.北京交通大學 2018
[4]高速轉向架構架疲勞強度研究[D]. 張勇陽.西南交通大學 2016
[5]動車組輪軸服役跟蹤測試方法研究[D]. 張騁.北京交通大學 2016
[6]高速列車構架應變模態(tài)分析與改進[D]. 王珊.北京交通大學 2016
[7]70%低地板轉向架構架強度分析與試驗研究[D]. 付媛媛.北京交通大學 2014
[8]C70型通用貨車載荷譜測試與研究[D]. 陳晟.北京交通大學 2014
[9]工程鉆機桅桿載荷譜的試驗研究[D]. 陳璨.北京交通大學 2014
[10]高速列車載荷頻率及載荷譜特性研究[D]. 劉永乾.北京交通大學 2012
本文編號：3633371
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