高速列车转向架构架载荷特征及疲劳损伤评估

利用载荷标定方法制作轴箱弹簧力传感器和一系减振器力传感器,线路测试得到动车转向架构架的垂向载荷时间历程。结合车载GPS信号和陀螺仪信号,分析列车起动加速、高低速直线运行、线路曲线通过、电机扭矩波动、制动停车等典型工况下构架载荷的变化特征。采用有限元仿真分析的方法确定构架端部的疲劳危险区域及载荷与应力的传递关系,进而编制构架在轴箱弹簧载荷、一系减振器载荷和耦合载荷作用时的应力幅值谱,最后依据疲劳损伤线性累计准则计算得到构架的疲劳损伤分布。研究结果表明,与构架非动力侧相比,构架动力侧轴箱弹簧载荷受电机输出扭矩的影响较大,尤其在列车起动、制动、电机扭矩波动等工况载荷变化明显。在轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷单独作用时,构架端部的应力较大位置分布基本一致,最大载荷-应力传递系数为6.56 MPa/kN。在耦合载荷作用下,构架端部各测点处的疲劳损伤值均高于轴箱弹簧载荷、一系减振器载荷的单独作用。列车由速度200km/h增大至350km/h时,构架一位侧疲劳危险点的累计损伤值由0.078增大至0.435,增大了约4.6倍。在同一速度级下,一系减振器载荷产生的疲劳损伤影响参数大于轴箱弹簧载荷。研究结果可为焊接构架的优化设计及仿真分析提供一定理论参考。     

基于动应力的转向架构架载荷识别

通过测力构架法进行转向架构架载荷识别的精度较高,但其制作程序复杂,成本较高,而且在某些情况下不具备制作和使用测力构架的先决条件。因此,提出在仅有关键测点的动应力数据和载荷-应力传递关系的条件下进行构架载荷识别的方法。这种情况下载荷-应力传递系数矩阵往往是病态矩阵,会影响载荷识别的精度。从病态矩阵的实质出发,详细分析了病态矩阵误差的来源和截断奇异值法控制误差的原理。采用截断奇异值法将某型动车组的动应力数据和载荷-应力传递关系矩阵进行载荷识别,并将得到的载荷与利用测力构架法获取的实测载荷进行对比。识别载荷在幅值、相位,以及等效载荷幅值上都与实测载荷接近。结果表明采用截断奇异值法可以较好的识别浮沉、扭转、侧滚、抗蛇形、齿轮箱、制动载荷,具有一定的工程意义。     

高速动车组构架载荷分类验证研究

深入研究高速动车组转向架构架基本力系构成对建立完备的构架载荷谱具有更为契合其机理及应用的重要意义,能够更为有效、安全地表征构架服役过程中的损伤.通过高精度解耦技术制作完成测力构架,高度模拟构架"在位状态"的自由度状况与载荷作用方式,对构架进行准静态标定.基于长期跟踪试验同步获得我国主要干线的构架载荷、应力历程.在分析转向架运动模式和承载功能的基础上,以平衡状态为目标提取所有载荷,构建构架17种准平衡力系.基于实测载荷,分析构架疲劳控制部位应力响应的时域和频域特征,结合同步获得的车辆运行状态信号,验证提出的基础载荷平衡力系可以全面反映线路运行工况下的疲劳损伤.通过时域Pearson相关系数及频域功率谱、相干性结果验证基础载荷系符合构架关键区域的时频信息特征.通过单一载荷所产生的损伤占比从损伤的角度对构架的基本载荷系进行完整性确认.该研究结果对建立高速列车转向架构架载荷谱具有重要意义.     

基于相关分析的高速列车构架载荷相位重构方法

针对高速列车构架载荷谱经雨流计数后丢失载荷之间的相互关系，使载荷谱预测关键应力点损伤与实际损伤偏差较大的问题，开展高速列车构架载荷相位重构方法研究。以某型高速列车转向架构架为研究对象，通过线路实测获得载荷时间历程和关键应力点时间历程，分析关键应力测点不同载荷系分量之间的相关性以及应力与载荷分量之间的相关性。在此基础上，结合试验台加载控制方式，建立载荷相关系数和载荷相位的关系，重构因雨流计数丢失的载荷相位信息，使载荷预测损伤更接近实测应力损伤。研究结果表明，构架载荷之间的相互关系保持稳定，是重构构架载荷相位矩阵的基础；重构的载荷相位矩阵使载荷预测应力与实测应力更接近，最大误差由104%降到6%；测试时间基本对相位矩阵无影响，不同线路条件和列车运行速度对相位矩阵有一定的影响，但平均误差均不超过10%。研究工作为分立载荷谱预测损伤提供了思路，并为载荷谱扩展台架试验奠定基础。     

行星传动齿轮箱均载特性影响试验研究

通过测试行星传动齿轮箱加载运行过程中齿根应变分布情况,深入研究了影响该齿轮箱行星轮间载荷分配不均的各种原因及影响程度,为行星传动齿轮箱的综合性能评价提供了客观数据支撑,同时对后续均载特性的优化提升指明了方向。     

振动加速度对城轨车辆齿轮箱轴承载荷影响的研究

以城轨车辆齿轮箱轴承为研究对象,对轴承的载荷工况进行分析,综合考虑车辆运行过程中转向架构架和轮对的振动加速度对轴承载荷的影响,提出了一种轴承载荷计算方法。用该方法对某城轨车辆齿轮箱轴承载荷进行计算,并与不考虑振动加速度时轴承载荷进行比较,结果表明构架振动加速度对齿轮箱轴承载荷影响不大,轮对振动加速度对齿轮箱轴承载荷影响明显。     

超分子作用阻尼材料的动态力学模型修正

为提高飞机起落架载荷实测精度,以支柱式起落架结构为研究对象,探讨处理其载荷标定数据的工程方法。首先,对实际受载情况和单向加载工况标定数据的分析,挖掘出三向载荷、缓冲支柱压缩行程与应变码值间的数学关系,将预测的数学关系代入到多向工况的标定数据中,验证了它们的准确性;其次,根据两种标定数据回归方法,提出了对应使用的支柱式起落架载荷-应变标定方程的数学模型;最后,将两种标定方程代回到标定数据中,计算起落架三向载荷,所有反算载荷的误差均在可控范围内,表明标定方程满足精度要求。将标定方程代入实测数据中,实测曲线符合变化规律。该处理方法的应用能有力提高支柱式起落架的起飞-着陆载荷实测和载荷谱编制的准确度。     

基于线路实测载荷的转向架构架台架试验方法研究

以高速列车转向架构架为研究对象，线路试验获取了转向架轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷时程曲线，分析列车进出站、不同速度等级、载荷作用频率对弹簧载荷和一系减振器载荷的影响规律及载荷差异性。采用准静态加载台架试验得到弹簧载荷、一系减振器载荷与构架端部疲劳关键区域应力之间的传递关系，结合线路实测载荷计算得到应力响应曲线，进而获取构架在弹簧载荷、一系减振器载荷及两种载荷耦合作用下的疲劳损伤值。据疲劳损伤一致性理论计算车辆设计寿命里程下构架的弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷，并建立基于等效载荷的疲劳损伤计算公式，确定弹簧等效载荷和一系减振器等效载荷的幅值大小及相位关系，最后形成了基于线路实测载荷的构架台架试验方法。研究表明，列车进出站时轴箱弹簧载荷出现较大的载荷波动，最大波动范围为17.48 kN，一系减振器载荷对低频位移响应不敏感；在相同线路条件下，随着列车运营速度的增大，轴箱弹簧载荷和一系减振器载荷均呈现增大趋势，其载荷作用频率主要分布在0～60 Hz范围内；同时在该频带内，随着载荷作用频率的增大，两种载荷间相位差不断减小，该变化规律与减振器动态特性有关。计算得到构架端部在弹簧载荷、一系减振器载...     

支柱式起落架载荷标定数据工程处理方法

为提高飞机起落架载荷实测精度,以支柱式起落架结构为研究对象,探讨处理其载荷标定数据的工程方法。首先,对实际受载情况和单向加载工况标定数据的分析,挖掘出三向载荷、缓冲支柱压缩行程与应变码值间的数学关系,将预测的数学关系代入到多向工况的标定数据中,验证了它们的准确性;其次,根据两种标定数据回归方法,提出了对应使用的支柱式起落架载荷-应变标定方程的数学模型;最后,将两种标定方程代回到标定数据中,计算起落架三向载荷,所有反算载荷的误差均在可控范围内,表明标定方程满足精度要求。将标定方程代入实测数据中,实测曲线符合变化规律。该处理方法的应用能有力提高支柱式起落架的起飞-着陆载荷实测和载荷谱编制的准确度。     

基于热机耦合的机体主轴承壁性能数值模拟与实验研究

针对一款2.7 L高增压柴油机,采用有限元方法计算了机体的结构强度,分析了热载荷与机械载荷对机体主轴承壁区域的应变分布影响。设计了发动机台架实验,测取机体主轴承壁面的温度与动态应变,对计算结果进行验证并分析了产生误差的原因。研究结果表明:机体主轴承壁的工作应力由热应力与动载应力两部分组成,在额定工况下,热应力占主导地位。通过对比模拟与实验结果可以发现,基于第3类热载荷边界条件计算得到的壁面温度精度较高,但是该方法精度强烈依赖输入的换热系数精度。基于有限元方法获得的应变模拟值表现出良好的跟随性。有限元方法对最大动载荷模拟精度较高。最大工作应变计算误差主要来自于最大热应力的计算误差。计算模型的拓扑网格结构、测点当地材料属性与换热条件是造成计算误差的3个主要因素。