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C80货车摇枕和侧架损伤容限研究
| 论文题名： | C80货车摇枕和侧架损伤容限研究 |
| 关键词： | 铁路货车;货车转向架;疲劳强度;有限元分析 |
| 摘要： | 摇枕和侧架是货车转向架的重要组成部分，在动态载荷下服役，疲劳裂纹是其主要失效形式，本文以C80货车转向架线路实测的载荷谱为基础，采用损伤容限方法对裂纹扩展规律及扩展寿命等有关问题开展研究，对保障铁路运输安全，节约维修成本具有重要意义。 本研究主要内容包括：⑴根据对C80货车转向架进行载荷测试，运用雨流计数法，编制了神木北至黄骅港往返一趟谱长为1640km的心盘载荷、旁承和侧架垂向载荷的十六级载荷谱，并进行了分析，得知各载荷的特性。⑵分别对摇枕、侧架进行了基于实测载荷谱的有限元仿真，依据计算结果进行分析，得到摇枕、侧架的薄弱部位，摇枕大应力区主要集中在排水孔、心盘中心孔、A区下表面和斜楔槽处等部位，侧架的大应力部位为导框内弯角、侧架弹簧承台和侧架检测孔处，同时对摇枕侧架裂纹的主要分布部位进行了调研分析，将仿真与调研结果进行对比，得到仿真结果与实际裂纹部位吻合，选取摇枕排水孔和侧架内弯角作为裂纹分析部位，为裂纹扩展规律及扩展寿命的计算提供了依据。⑶介绍了裂纹扩展的影响因素，主要包括初始裂纹尺寸、断裂韧性、应力强度因子门槛值、临界裂纹尺寸等。在摇枕排水孔部位和侧架导框内弯角部位建立裂纹有限元模型，分别计算裂纹应力强度因子，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型应力强度因子的特性进行了分析。同时也研究了裂纹形状比与应力强度因子的关系，在摇枕排水孔和侧架内弯角处，在同样的裂纹深度下，裂纹的形状比越大，应力强度因子就越小。⑷采用Paris公式建立了疲劳裂纹扩展模型，结合已有裂纹尖端应力强度因子和载荷谱，研究了裂纹应力强度因子和裂纹扩展速率随裂纹尺寸和裂纹形状比的变化规律、裂纹扩展的一般规律da/dN-△K曲线，并计算了摇枕、侧架的裂纹扩展寿命，为C80货车摇枕与侧架检修规程和周期的制定提供科学依据。 |
| 作者： | 王强强 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王文静 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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