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原文传递 C80货车车体损伤容限研究

论文题名：	C80货车车体损伤容限研究
关键词：	铁路货车;车体结构;损伤容限;有限元分析
摘要：	随着铁路货运速度的提高和重载化技术的发展，铁路货车关键结构的疲劳可靠性问题越来越成为货车装备技术提升的瓶颈。目前大量承载货物的车体结构在显著低于设计寿命时发生疲劳裂损，严重危及行车安全，且使货车的维修费用居高不下，严重制约了货车装备技术的发展。因此，有必要系统研究我国铁路货车服役环境载荷，建立与实际损伤相一致的货车车体载荷谱，用更科学的方法对货车车体的疲劳强度进行设计与评价，为确定合理的维修周期提供理论支持。C80型运煤敝车于2006年投入大秦铁路使用，担负着重要的煤炭运输任务，但是在使用过程中陆续暴露出一些结构疲劳问题，尤其以车体枕梁的裂纹问题最为突出。本论文通过载荷谱线路试验获取了C80货车铝合金车体的线路载荷谱，并在此基础上根据断裂力学和损伤容限理论，借助仿真手段对铝合金车体的疲劳裂纹应力强度因子、裂纹扩展规律以及剩余寿命等开展研究。　　本研究主要内容包括：⑴对C80货车在神华铁路“神木北-黄骅港”自有线路上运行的六个往返实测载荷数据进行分析，编制车体的垂向、纵向、侧滚和扭转载荷谱。⑵将编制的各载荷谱转换为等效载荷，并分别施加到C80货车车体的有限元模型中，获取不同工况下货车车体疲劳关键部位的损伤一致性等效应力响应结果。⑶建立C80货车车体多个疲劳关键部件的含疲劳裂纹的有限元子模型，采用J积分法计算了不同情况下各子模型的疲劳裂纹应力强度因子，并分析应力强度因子变化规律。⑷根据疲劳关键部位的裂纹形状应力强度因子随深度和形状变化的特性，确定出裂纹扩展的门槛条件、临界条件以及不同裂纹形状的扩展速率。运用实测载荷谱得到C80车体关键部位裂纹的扩展规律和剩余寿命，为制定检修周期提供科学的依据。
作者：	蔡世超
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