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高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及寿命预测仿真
| 论文题名： | 高速列车车体加速寿命试验载荷谱编制及寿命预测仿真 |
| 关键词： | 高速列车;车体设计;加速寿命试验;载荷谱;疲劳寿命 |
| 摘要： | 高速列车作为高速铁路系统中的核心部件，其重要性不言而喻。高速列车不同于普通列车的主要特点有以下几点:运行时速大于200Km;列车车体材料为轻量化的铝合金挤压型材;采用了动力分散性的驱动方式，固定列车编组;设备应用悬吊的方式安装于车体下部;车体结构取消了底架中梁和横梁。目前，车体运动的安全性、可靠性是各个国家的重要研究方向。我国是高铁应用领域的大国，如果在该领域取得成果，就能在业界的激烈竞争中获得优势。高速列车车体要求具有长寿命和高可靠性，在实际运行过程中，车体承受的载荷具有高频和小幅值占优的特点。因此，为了在设计阶段发现其疲劳薄弱部位，从而提高其运行的安全性、可靠性，在试验中采用加速寿命试验方法势在必行。 本文首先阐述了加速寿命试验的方法原理以及加速寿命模型的参数估计方法，然后结合已有的铝合金接头试验数据进行分析，根据寿命服从对数正态分布，对车辆典型铝合金焊接接头疲劳试验数据进行了加速寿命模型参数估计;在理论分析的基础上，编写的极大似然法参数估计程序，对不同可靠度的加速寿命模型参数进行估计。结果发现，在失效数据服从对数正态分布下，估计得到的加速寿命模型参数有较高的相似性。 然后参照德国FKM标准，分析了载荷谱编制的基本原理。然后采用Simpack多体系统动力学仿真分析得到了车体的随机载荷谱。通过雨流计数、威布尔概率估计、FFT分析、载荷谱修正、载荷谱外推等一系列算法，最后得到了服从二项分布下1×107次的累计循环载荷，并进一步计算出三种应力比下的八级加速载荷谱。 在此基础上，通过建立车体有限元模型，施加编制的加速寿命试验八级载荷谱，分别采用Miner线性累计损伤准则、双线性损伤准则对车体疲劳寿命进行了计算，并计算了加速系数。为了分析载荷的加载顺序对车体损伤的影响，本论文采用非线性损伤准则分析了载荷谱由高-低加载与由低-高加载对其损伤的影响，为车体合理加载顺序提供参考。 最后，采用准静态叠加法分析了车体在随机载荷作用下的疲劳损伤，并与加速载荷块谱计算的车体疲劳损伤进行了对比。在保证载荷循环次数一致、模型一致、边界条件一致的前提下得出结果，并验证了加速载荷块谱预测车体寿命的有效性。 |
| 作者： | 张舒翔 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 卢耀辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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