详情

原文传递高速列车转向架构结构损伤一致性载荷谱理论研究

论文题名：	高速列车转向架构结构损伤一致性载荷谱理论研究
关键词：	高速列车;转向架构架;载荷谱;准静态;弹性动态;损伤一致性校准
摘要：	载荷谱是进行结构可靠性定量分析和试验评定的基础。高速列车转向架构架因其复杂的结构形式和多源独立载荷承载方式，其载荷谱的建立是一个需要深入研究的问题，也有相当难度。列车在高速运行条件下，外界激扰频率可能接近或超过转向架构架最低阶弹性固有频率，此时有可能产生比较强烈的结构弹性振动，进而使结构载荷与疲劳损伤的对应关系与静态情况相比有较大区别，有必要对此开展针对性的研究工作。由于缺乏使用的载荷谱，国际上现行的转向架构架可靠性设计规范和试验标准尚处于定性层次，对构架可靠性的预测结果与实际情况往往存在较大差异。因此结合高速列车实际运行条件，研究建立与转向架构架结构损伤具有一致性的载荷谱，对于提高高速列车转向架构架可靠性的设计水平很有意义。　　本文构建了高速列车转向架构架载荷谱基本力系;研究了构架结构基于准静态变形模式的载荷测试方法，以及与构架结构简化动态基本力系对应的简化动态载荷-时间历程的构建方法;对构架结构准静态载荷谱与考虑动态影响的载荷谱进行了比较。主要内容如下: 　　(1)研究了高速列车转向架构架载荷谱基本力系的构建。建立了涵盖构架结构准静态主要变形模式的准静态基本力系;根据振动与有限元理论，将与结构弹性振动特征关联的弹性动态变形模式分解为各阶弹性振动模态的组合，建立了构架结构弹性动态基本力系。　　(2)研究了构架结构准静态载荷测试方法。设计了构架准静态载荷测试系统方案，制作了高速列车转向架测力传感器组合系统;在多通道液压伺服加载标定试验台上完成了测力构架的静态标定试验;依据标定数据，建立了构架结构准静态载荷耦合模型;通过线路实测获得了与准静态基本力系对应的构架结构准静态载荷-时间历程，建立了构架结构准静态分立载荷谱。　　(3)研究了与构架简化动态基本力系对应的简化动态载荷谱构建方法。建立了与构架弹性动态变形模式对应的简化动态基本力系，验证了构建的构架简化动态基本力系能够表征结构的弹性动态变形特性;通过线路实测数据获得了构架结构简化动态载荷-时间历程，得到了构架结构简化动态分立载荷谱。　　(4)根据损伤一致性载荷谱编制准则，采用遗传算法，分别对构架结构准静态分立载荷谱、构架结构准静态与简化动态分立载荷谱组合进行了校准。仅考虑准静态分立载荷建立的载荷谱与考虑全部准静态和动态分立载荷建立的载荷谱所对应的损伤情况相当接近，表明动态载荷成分对于构架损伤的影响有限。因此，在建立构架结构的载荷谱时，本文测试工况下，仅考虑准静态载荷即可。　　(5)对于京沪高铁客运专线典型区段，分析了线路实测获得的构架结构载荷的动态特性。结果表明，线路激扰对转向架构架载荷具有显著影响。高速正线运行工况构架结构准静态载荷表现出频率高、幅值低的特点;进出站工况构架结构准静态载荷动态值明显大于高速正线运行工况，且出现较大的波动与冲击力。
作者：	朱宁
专业：	车辆工程
导师：	孙守光
授予学位：	博士
授予学位单位：	北京交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文