基于结构应力法的车体结构疲劳裂纹扩展与剩余寿命评估

为了弥补名义应力法不能针对具有初始裂纹的焊接结构进行评估的不足,采用结构应力法,在断裂力学的基础上推导了考虑裂纹扩展增量的焊缝裂纹扩展计算方法。以复铰式100%低地板有轨电车为研究对象,采用名义应力法确定了典型工况下车体疲劳强度薄弱焊缝的位置,并基于结构应力法提取了该位置的膜应力和弯曲应力,并应用焊缝裂纹扩展计算方法对车体薄弱位置的焊缝进行了剩余寿命评估。研究结果表明:初始裂纹的存在导致车体寿命远低于设计寿命(1E7),但仍然具有一定的服役空间,可以利用焊缝裂纹扩展计算方法对含有缺陷的结构进行剩余寿命评估,并根据计算结果制定相应的维修策略。     

地震环境下高速列车最大安全运行速度分析

为研究地震环境对高速列车运行速度的影响,以某型动车组为研究对象,建立高速列车动力学模型。采用"金井清-田治见宏模型"对地震地面运动进行模拟,将模型中的地震动功率谱转换成位移功率谱,并求解出地震动的传递函数,将地震激励通过传递函数以位移的形式输入高速列车动力学模型中。以地震烈度7度为例,从脱轨系数、轮重减载率、轮轴横向力等动力学性能指标对不同速度等级下的高速列车进行动力学分析,并得到一个高速列车最大安全运行速度的参考值。分析结果表明,在地震动作用下,高速列车运行速度的大小对其动力学性能有着不可忽视的影响,并且通过对比不同速度等级下高速列车的动力学性能指标,得出在地震烈度为7度时高速列车最大安全运行速度为50 km/h,对列车在突发地震时运行速度的调整具有一定的参考价值。     

轮轨冲击对构架疲劳的影响

以三轴机车转向架构架为例,建立其轮轨冲击的运动微分方程,通过龙格-库塔积分法得到了轮轨冲击的载荷时间历程,分析了轮轨动态冲击对构架疲劳寿命的影响。利用有限单元法建立了轮对、构架、车体的整体有限元模型,采用瞬态动力学分析得到构架危险点的应力时间历程,结合材料的S-N曲线以及疲劳损伤累积准则,进行了构架的疲劳寿命计算,得到轮轨低接头冲击下构架疲劳寿命。分析结果表明:构架的应力响应并不与轮轨处的激励同时达到最大,且在激励结束后有一较长的响应过程;轮轨冲击对构架的疲劳影响较大,尤其对轴箱弹簧座处的侧梁下盖板的寿命影响最为显著,在25·0m轨长的错牙接头作用下,其疲劳寿命为5·15×106km。     

车辆吸能装置结构的耐碰撞性研究

以车辆吸能装置为研究对象,采用高度非线性显式动态有限元软件ANSYS/LS-DYNA对其进行压缩吸能动态仿真,研究其吸能特性.分析了压缩全过程的动力学响应,并与吸能装置的压缩试验结果进行了对比分析,仿真与试验结果吻合,验证了所建立有限元模型的正确性.对安装了吸能装置的某机车车体进行了碰撞仿真,结果表明该吸能装置具有较好的吸能特性.     

高速列车关键部件频域疲劳可靠性理论研究

机械结构多在交变应力下工作，疲劳失效是其失效的主要形式。《中国机械工程手册》在第6章“结构疲劳强度设计”中指出：机械零构件80％以上为疲劳破坏。尤其对于铁道车辆等运动系统中的部件，在车辆运行时产生疲劳破坏将给旅客财产和生命带来重大损失。因此对机械结构进行疲劳可靠性研究显得尤为重要。     

某出口米轨动车组(Tc车)车体设计及试验对比研究

介绍了使用大型通用计算机辅助工程软件ANSYS和有限元方法,对某出口米轨动车组(Tc车)进行了分析计算的过程,并通过实际物理样机试验数据与计算数据的比对,分析车身强度的可靠性。     

内燃机车独立司机室弹性元件参数优化方法

独立司机室结构是一种充分考虑司机驾驶舒适性的内燃机车司机室结构.这种结构的设计关键是选择合理的弹性元件,以最大限度避开内燃机车工作状态下由底架传入的剧烈振动.论文在有限元模态分析的基础上,利用线性振动的叠加原理,提出了用于评价振动强弱的最大归一化位移响应概念.以某型带有独立司机室结构的内燃机车为例,通过对车体模态的叠加,计算出了司机室座椅处的最大归一化位移,并以该归一化位移最小为优化目标选择了适合该型内燃机车的弹性元件.     

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。     

东风4D型系列内燃机车

介绍了东凤4D型系列内燃机车,包括客运内燃机车、货运内燃机车和准高速客运内燃机车的开发与研制情况、主要结构及技术创新内容与特点.     

动载作用下柔性车体结构疲劳寿命的仿真

为准确预测随机动载作用下柔性车体结构的疲劳寿命，将多体动力学仿真和有限元分析相结合，建立了车体多体动力学模型．计算了35个关键部位的载荷历程，并用准静态应力分析法获得了对应的应力影响因子．用模态分析技术获得了车体结构固有频率和模态振型，用子结构技术获得了车体有限元缩减模型．根据危险应力分布、应力时间历程以及Palmgren-Miner损伤理论，利用疲劳分析软件FE-FATIGUE的基于应力的安全强度因子分析法和MATLAB的WAFO技术对柔性车体结构疲劳寿命仿真．仿真结果包括损伤和疲劳寿命预测．