动车转向架构架齿轮箱吊座应变疲劳寿命研究

上海地铁1号线动车在使用几年后其转向架构架齿轮箱吊座就开始产生裂纹。根据裂纹萌生部位的线路实测应力，采用应变疲劳寿命分析方法对构架齿轮箱中吊座进行了疲劳寿命计算，缺口疲劳系数是影响疲劳寿命的主要因素。     

铁路客车中间体安装吊座存在问题的分析及改进建议

<正>1存在的问题车辆配件脱落是列车安全运行的重大隐患之一,防止车下配件脱落是车辆检修和运用的关键控制项点。中间体安装吊座受其承载重量和使用环境的影响,发生腐蚀超限和焊缝处裂纹的情况较多。经统计,2012年1—12月,在昆明车辆段检修的客车中,发现中间体安装吊座与车体连接焊缝处裂纹、腐蚀的5辆(如图1所示),安装吊座有腐洞的2辆,中间体与车体吊座搭接处部分焊缝点脱焊的15辆,中间体安装吊座弯角处弯曲疲劳裂纹的2辆,在运用过程中发现有裂     

车辆焊接结构疲劳寿命评估方法研究

为在设计阶段实现车辆焊接结构的抗疲劳设计,在研究AAR/BS/IIW标准的疲劳算法原理和焊接接头疲劳性能参数的基础上,给出基于AAR/BS/IIW标准进行车辆焊接结构疲劳寿命评估的方法和技术路线。依据AAR标准分析某公司出口的全钢焊接结构矿石车车体的疲劳寿命,结果表明:该出口矿石车车体焊接结构的最短疲劳寿命发生在中部横梁腹板与横梁下盖板角接焊接区,寿命年限为59.4年,满足25年设计寿命的要求;通过与IIW标准中提供的焊接接头结构的对比分析,提出对某提速客车转向架焊接构架的定位座根部焊接结构进行打磨的改进方案。数据表明:改进方案明显提高了定位座根部焊接接头的寿命。经对比分析可以看出,基于IIW标准的焊接构架疲劳寿命预测结果与疲劳试验结果比较接近。     

基于ⅡW标准的C_(80)型敞车上心盘座疲劳失效研究及改进验证

针对C80型敞车上心盘座疲劳失效问题,基于IIW标准及Palmgren-Miner累积损伤法则,对C80型敞车动应力测试数据进行了计算分析。计算结果表明,引起疲劳损伤的主要原因是段焊的焊缝端头存在着局部应力集中,且在多轴交变载荷的相互作用下,进一步加速了裂纹扩展,这与实际运用情况比较接近。为此,提出了上心盘座改进方案,并按照等损伤原理进行了疲劳试验。试验结果表明,上心盘座改进方案可以满足实际运用要求。     

转向架构架转臂座疲劳裂纹分析及改进措施

介绍了某转向架构架疲劳强度的验证方法,针对疲劳试验过程中构架转臂座出现疲劳裂纹的情况,迅速组织技术人员进行攻关,分析了产生裂纹的原因,提出了改进方法,通过有限元分析计算进行疲劳寿命评估,并重新进行了试验验证,结果证明,改进效果显著。     

焊接缺陷对动车组铝合金车体疲劳寿命影响研究

由铝合金型材焊接而成的高速列车车体,如考虑焊缝处初始焊接缺陷的存在,将造成焊缝质量等级的不同,进而造成其抗疲劳能力产生差异。为寻求在设计阶段能较准确地预测含初始焊接缺陷的动车组车体疲劳寿命的评估方法,通过试验获得3种含初始焊接缺陷试件的疲劳寿命数据,并基于美国ASME(2007)标准中的结构应力法计算出含不同焊接缺陷试件疲劳寿命的"等效初始裂纹";建立包括焊缝在内的动车组车体有限元模型,并依据BS EN12663-1:2010标准的加载方式,基于等效结构应力法和Miner线性累积疲劳损伤理论,预测车体关键焊缝的疲劳寿命;根据反求出来的等效裂纹对模型进行修正,研究初始焊接缺陷的存在对车体疲劳寿命的影响。     

B型地铁转向架构架优化设计分析

某B型地铁转向架构架在运营过程中发生局部裂纹,对列车行驶安全性造成了严重影响。针对构架产生裂纹的部位和原因进行分析,并对构架进行优化设计,采用有限元方法对改进后构架的静强度和疲劳强度进行评定,评定结果显示:根据第四强度理论,静强度下各工况结构均满足强度要求;基于DVS 1612标准的疲劳极限法,构架疲劳强度满足要求;基于BS 7608的疲劳累积损伤法,构架的电机吊座、制动托板和小纵梁疲劳强度不足,但焊缝经过打磨后能满足要求。     

车辆装配前铝合金焊缝节点结构疲劳试验研究

铝合金焊缝节点结构作为车体结构中的重要组成部分,车辆装配前对焊缝节点结构强度进行研究具有重要意义。为了掌握铝合金焊缝节点结构的疲劳强度性能,选取实车中出现疲劳裂纹破坏的典型节点部位制作标准件进行疲劳试验;根据试件与实际车体疲劳破坏位置的应力分布趋势一致的原则,设计了两种典型焊接形式的标准件结构模型,并且确定了疲劳试验的加载方式以及试验工装设计,给出了试验模型的疲劳破坏位置以及通过成组试验获得的典型节点形式的S-N(应力-寿命)曲线。同时利用非线性有限元方法对铝合金焊缝节点结构进行疲劳强度计算,将计算结果与试验结果进行对比分析,验证了所采用有限元计算方法的准确性和普遍适用性。     

CW-200K型转向架制动吊座根部裂纹问题的探讨

对CW-200K型转向架运用过程中出现的制动吊座根部裂纹问题进行了分析,并提出了改进措施。     

铁路正交异性钢桥面板典型疲劳裂纹寿命估算

针对铁路正交异性钢桥面板中典型疲劳裂纹形式,建立计算模型。采用有限元数值方法模拟钢桥面板应力分布,确定各典型疲劳裂纹最不利位置;利用有限元子模型技术模拟各疲劳裂纹位置焊接细节,分析焊缝引起应力集中程度及对疲劳裂纹产生所造成影响;依据断裂力学揭示疲劳裂纹扩展速率与裂纹周围应力场关系,对几种典型疲劳裂纹进行疲劳寿命估算。结果表明:在桥面板与纵肋连接处,桥面板疲劳裂纹寿命较短,而纵肋疲劳裂纹寿命较长,这与国内外现场实测及试验结果相吻合;在横梁与纵肋连接处,其主应力较大且应力集中效应明显,极易产生疲劳裂纹。     

基于主S-N曲线法的地铁车体焊缝疲劳分析

建立了包括焊缝在内的某B型地铁铝合金车体的有限元模型,采用美国ASME标准中"网格不敏感的结构应力法及主S-N曲线法",对车体焊缝进行了有限元分析,分析计算了焊缝上的应力集中以及焊缝的疲劳寿命与损伤。计算结果表明,所有焊缝的疲劳寿命均达到了车体的设计寿命要求。     

地铁转向架构架运用载荷与疲劳损伤特征研究

地铁转向架构架在未达到服役寿命时,频繁出现疲劳裂纹,导致其疲劳可靠性不足。表明在一定程度上,构架采用的疲劳可靠性设计规范未能覆盖真实运营环境,有必要开展实际运营条件下的构架载荷、损伤研究。通过线路测试采集构架动载荷与动应力信号,分析构架载荷动态特性和损伤状况。结果表明,构架载荷与线路条件及列车运行状态密切相关,列车启停、站前站后短曲线线路等导致构架承受幅值较大、频次较高的动态载荷;主体载荷能量在10 Hz以内,电机吊座载荷存在51 Hz能量;曲线线路造成的疲劳损伤普遍大于直线线路;载客量对构架损伤有一定影响。研究结果对掌握在不同运行和线路工况下的地铁转向架构架动态载荷特征和疲劳损伤特性,并开展满足运用安全的抗疲劳优化改进具有重要的工程意义。     

转向架安全吊装结构的断裂原因及改进对策

针对209P型客车转向架摇枕安全吊装结构螺栓孔处发生多起断裂问题,基于安全吊装结构受力分析,对断口进行理化检验,表明断裂为疲劳断裂,起源于应力集中的螺栓孔边缘处。采用有限元软件ANSYS建立安全吊装结构仿真模型并进行应力分析可知,螺栓孔边缘处在正常工况下受力不大,断裂主要与动应力有关。开展模态测试、线路动应力及振动加速度测试等动态试验进一步分析断裂原因,提出改进对策并进行运用考核。结果表明:安全吊座结构1阶模态92Hz与线路主频90Hz相近,引起列车运行过程中安全吊装结构振动放大,使安全吊座螺栓孔处承受较大的纵向交变动应力,导致螺栓孔薄弱处裂纹萌生并不断扩展,直至断裂;在保证安全吊装结构承载能力的前提下,将钢带结构的安全吊更改为钢丝绳结构的安全吊,通过改变安全吊装结构的模态可消除类似断裂问题。     

货车三轴转向架焊接构架抗疲劳设计

对比分析了国内外焊接构架设计标准,指出ASME标准中的主S-N曲线法是复杂焊接结构焊接接头应力集中分析与疲劳寿命预测的科学方法。采用该方法和TSI中的疲劳载荷对某货车三轴转向架焊接构架焊接接头应力集中进行了分析,结果表明,构架侧梁、心盘梁和横梁内的加强筋板与焊缝的相交处是焊接接头应力集中的主要发生部位。以降低焊缝应力集中为结构设计改进思路,对构架重新进行了设计,改进方案构架焊缝的应力集中得到相当大的缓解,应力幅值最大降低了75MPa,疲劳加载3个阶段焊缝的累积损伤均小于0.25。     

出口缅甸3B_0机车焊接构架疲劳寿命预测

为了对出口缅甸3B_0机车转向架焊接构架的疲劳寿命进行预测,采用有限元方法对构架在不同疲劳载荷下的应力状态进行分析,确定了箱体梁中主焊缝的多种疲劳应力范围。基于IIW标准和相关文献中焊接接头疲劳寿命数据确定了评估焊接构架的多条S-N曲线方程,在此基础上采用整体名义应力法和局部缺口应力法计算了关键主焊缝的寿命次数。结果表明:所有焊缝的寿命次数均大于2×10~6次,满足轨道车辆焊接接头设计标准要求;其中构架侧梁T型角接头在垂向动载作用下寿命较低,应通过焊缝磨削处理降低其应力集中程度。由于名义应力法分析结果较缺口应力法更为保守,从结构轻量化和局部优化角度出发,采用局部缺口应力进行焊接结构疲劳寿命预测更具有优势。     

货车车钩疲劳寿命预测

本文应用结构疲劳强度的最新理论，预测了１３号车钩的疲劳寿命，用局部洋力－应变法估算了裂纹的形成寿命，用断裂力学理论估算了裂纹的扩展寿命，两者叠加所得的１３号车钩疲劳寿命与现场运用调查统计结果基本吻合。     

地铁转向架齿轮悬挂座裂纹分析

地铁转向架齿轮悬挂座在疲劳试验时发生开裂.对开裂的齿轮悬挂座进行宏观检验、化学成分分析、金相检验和力学性能分析.结果表明,裂纹产生的原因是由于齿轮悬挂座和转向架钢板的角焊缝根部未焊透,焊缝根部形成楔型尖角,致使疲劳裂纹在此萌生.     

6K型电力机车牵引座的结构补强

针对6K电力机车牵引座出现的裂纹问题,分析了裂纹产生的原因,利用有限元软件ANSYS对6K机车牵引座进行了有限元分析,然后提出双侧整体补强方案,并对原结构和改进后的结构进行应力测试,根据测试数据进行疲劳评估,保证了机车的安全运行.     

钢桁梁焊接构造细节的疲劳性能及基于XFEM的疲劳寿命评估

通过3组共9个试件的疲劳试验,研究沪通长江大桥主桁对接杆件中过焊孔构造细节的疲劳性能,通过扩展有限元方法(XFEM)结合断裂力学方法对过焊孔构造细节裂纹扩展阶段的疲劳寿命进行预测。研究结果表明:过焊孔与翼缘板-腹板焊缝交叉处的焊趾是过焊孔构造细节疲劳性能的薄弱环节;试验测得该细节对应200万次荷载循环的疲劳强度小于欧洲规范对类似构造细节的规定,过焊孔处腹板-翼缘板的角焊缝质量对构造细节的疲劳强度有重要影响;采用XFEM结合断裂力学方法预测疲劳裂纹扩展阶段的寿命与测试结果较吻合,可以作为疲劳寿命评估的手段。     

地铁Duewag转向架裂纹分析及其改进

地铁Duewag转向架在我国运用多年来发现在其电机吊座和齿轮箱吊座上大量产生裂纹。大量的试验结果表明电机的振动加速度和齿轮箱吊杆力都大大超过了原设计标准,这是产生裂纹的根本原因。改进设计的途径是增加电机吊座和齿轮箱吊座的断面高度以增加其抗弯断面模数。西门子的SGPSF2100型转向架和国产SMB2型转向架都作了这方面的改进,电机吊座及齿轮箱吊座的承载能力有较大的提高。