京广线动车组转向架动应力跟踪及载荷谱测试方案研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 10次 | 上传用户:juezhan2010
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随着列车载重量和运行速度的提高,列车在运行线路上的激扰频率范围也在不断的加宽。而转向架焊接构架的重量越来越轻,它的固有频率也将会降低,因此其低阶弹性振动就可能会处在激扰范围之内,从而使构架某些部位产生比较大的变形;此外,在构架焊接接头的部位,存在由于几何突变引起的应力集中,此处常成为疲劳强度薄弱部位。转向架如此长期在线路上运行,应力应变较高部位的损伤将会逐渐累积,达到一定的值后,就会发生疲劳破坏,严重危及列车的安全运行。  高速列车结构的疲劳破坏一直是被人们所关注的问题,为了预测结构的使用寿命,需要将列车的实测载荷—时间历程与理论分析结合起来,编制一个具有代表性的载荷谱,将此作为结构疲劳分析的基础。因此,得到真实可靠的载荷谱对转向架构架疲劳研究有着重要的意义。  本文依托于北京交通大学结构强度实验室“CRH380BL型动车组转向架动应力测试项目”,以CRH380BL型动车组为研究对象,以实现长期跟踪测试载荷谱为研究目标,对转向架上的应力测点进行优化选取,用于合理地反求载荷;基于以上研究目标,本文主要的研究工作与相关结论如下:  (1)在试验跟踪测试的准备阶段,建立了动车构架的有限元模型,运用第四强度理论对构架进行静强度校核,运用Goodman疲劳极限图对构架进行疲劳强度校核,结果表明动车构架满足静强度和疲劳强度要求;同时也得出了构架的大应力点位置,用于确定线路实测构架疲劳危险部位。  (2)完成了动车构架应力测点布置、设备安装及调试工作,之后定期将设备采集的数据进行处理分析,经过雨流计数等处理流程,得出相应测点的16级应力谱。  (3)基于有效的测点数据,利用测试的应力谱计算了构架疲劳累积损伤和寿命,根据构架的全寿命周期的运用公里数计算了各测点的等效应力幅值,来校核其是否满足运营要求,为动车组的维修周期提供依据,同时分析了镟轮对各测点的等效应力的影响;结果显示,动车构架满足1200万公里的运营要求,天线梁个别部位不满足240万公里的运营要求,需要按照其实际寿命在三级修的时候进行更换。  (4)针对动车构架浮沉载荷、纵向载荷、横向载荷以及抗蛇行减振器载荷等载荷,基于线路上已有实测应力点,通过仿真标定,得出了构架三种载荷的识别点,建立了三种载荷的载荷谱,并进行了相关分析。  (5)提出了构架上其余载荷的识别方案,对载荷识别点进行优化选取,求出了相应的载荷传递系数矩阵,并对解耦矩阵进行了分析。结果表明,本文提出的载荷测试方案具备可行性。
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