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动车组铝合金车体疲劳寿命评估理论与试验研究
| 论文题名： | 动车组铝合金车体疲劳寿命评估理论与试验研究 |
| 关键词： | 动车组;铝合金车体;服役载荷;疲劳寿命 |
| 摘要： | 随着列车运行速度的提高，出现在车体结构上疲劳强度问题越来越多。我国针对车体疲劳强度的设计评定标准尚停留在时速200公里的阶段，对时速300公里及以上动车组的车体服役载荷缺乏系统研究，既没有系统考虑各种工况下车体振动服役环境，也没有考虑气动载荷的影响，而欧洲UIC566\EN12663标准对车体疲劳强度的要求，与我国动车组现有的运行里程、使用密度及维修体系差异很大。开展我国动车组车体的服役载荷的系统研究，开展整车车体疲劳试验研究，对我国动车组车体研发具有重要意义。本文主要开展以下工作: (1)通过对国内外铁路常用的疲劳强度评估标准的对比分析，提出选用DVS1608标准对铝合金车体进行疲劳强度评估的基本方法，并采用多轴应力评估方法对母材和焊缝的利用度进行计算，考虑了循环载荷对材料和焊缝许用疲劳强度的影响，并对评估点总利用度进行修正。 (2)对车体疲劳载荷谱进行系统研究，根据线路实测和动力学仿真得到的车体加速度时间历程，对其进行零漂、异常信号、滤波和无效幅值处理。将载荷谱外推至106，根据其均值和幅值分布函数确定载荷块谱的极值，生成用于疲劳试验的标准载荷块谱。 (3)建立了动车组的刚柔耦合系统动力学模型，仿真车轮踏面磨耗、抗蛇行减振器故障、空簧失气等工况、在直线、曲线运行和道岔通过等各种工况下的车体加速度时间历程，评估了不同运用工况对车体损伤的不同影响。结合空气动力学仿真，得到车体在气动载荷作用下的应力和位移时间历程，评估了车体关键部位的损伤。 (4)在系统调研国内外车体疲劳试验台基础上，提出了惯性加载的试验台基本方案，通过膨胀气动加载和压缩气动加载两种方式对车体强度的影响分析，提出了可以同时进行气动加载和惯性加载的试验台建设方案，协助完成了动车组整车车体疲劳试验台的建设。 (5)研究了动车组整车车体疲劳试验方法，包含了车体恒幅值加载试验、变幅值块谱加载试验、随机载荷试验以及车体气动载荷疲劳试验，测试了车体关键部位的动应力，据此对车体疲劳寿命进行评估，提出了动车组车体疲劳试验标准建议稿。 (6)开展了车体局部样机疲劳试验研究，以挠度一致性和应力水平一致性为前提，提出局部样机载荷的等效处理方法和约束边界处理方法，并在试验台上验证了该方法，为开展动车组车体局部疲劳试验提供了更合理的方案。 |
| 作者： | 宋烨 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 邬平波 |
| 授予学位： | 博士 |
| 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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