详情

原文传递高速列车转向架构架的渐变可靠性及灵敏度研究

论文题名：	高速列车转向架构架的渐变可靠性及灵敏度研究
关键词：	高速列车;转向架构架;渐变可靠性;灵敏度;有限元模型
摘要：	高速转向架构架是高速列车的关键部件，其安全可靠是保证高速列车稳定安全运行的重要保证。机械可靠性是机械产品使用过程中质量指标的重要反映，可有效保障产品的正常服役和使用，其显著特点与产品的设计、制造和使用全寿命周期的各个阶段均密切相关。渐变可靠性的研究能反映产品在强度变化、载荷多次作用的的情况下，其可靠度的变化趋势。研究渐变可靠性灵敏度能够把握随机参数灵敏度的变化趋势，在设计使用中加以注意。本文应用矩方法、随机过程等数学方法，并结合高铁线路测试实验数据，在高速转向架构架的渐变可靠性及其灵敏度研究方面做了以下研究: 　　(1)对渐变可靠性理论进行研究，包括机械结构强度退化的渐变可靠度和考虑载荷作用次数的渐变可靠度的计算方法，以及渐变可靠性灵敏度的计算方法。在计算渐变可靠性的过程中使用了摄动法、四阶矩理论、Edgeworth级数方法等可靠性数学理论，在渐变可靠性模型中使用了Gamma强度退化随机过程模型、载荷多次作用的数学模型。为了验证方法的实用性和准确性，在螺栓、气门等零件中进行了渐变可靠性理论的应用计算，并将结果和Monte Carlo模拟方法的结果进行了对比。　　(2)对机械系统的渐变可靠性理论进行了研究，在文中以螺栓串联、并联、混联系统为例，在计算模型中加入了渐变可靠性理论，并计算了系统的随机参数渐变可靠性灵敏度。　　(3)建立了转向架构架的有限元模型。以JIS4207和UIC615-4两个铁路标准为依据，对转向架构架进行了强度分析。在JIS标准体系下使用了四种载荷模拟，在UIC标准体系下分析了13个典型工况，分别得到了各个标准中的最大应力部位和最大应力值。使用神经网络拟合的方法，根据有限元模拟结构得到了转向架构架的可靠性模型状态函数，并建立了两种标准的可靠性模型。计算了构架的可靠度和可靠性灵敏度，分析了各随机变量的均值、方差灵敏度。并对两种标准进行了对比分析。　　(4)在转向架构架的可靠性模型的基础上建立了渐变可靠性模型。渐变模型的建立使用了Gamma退化过程和多次载荷作用模型，并研究了两种模型叠加的情况。分析了三个主要作用力的渐变可靠性灵敏度值得变化趋势。　　(5)研究了车轮踏面磨损对车辆稳定性和舒适性的影响。车轮踏面的磨损是一种渐变的过程，实验数据包括0-25万公里的车轮踏面磨损和不同车速下测得的车辆稳定性指标和舒适性指标。与《200km/h以上速度级动车组动力学性能试验鉴定方法及评定标准》中规定的相应指标的极限值进行比较，车辆的稳定性和舒适性满足要求。为了进一步研究踏面磨损对指标的影响，计算了各个指标的临界值曲面。　　(6)由高速列车的线路实验数据建立了转向架构架的应力强度干涉模型，并计算了其渐变可靠度。
作者：	吕昊
专业：	机械设计及理论
导师：	张义民
授予学位：	博士
授予学位单位：	东北大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文