详情

原文传递城际动车组转向架构架载荷谱研究

论文题名：	城际动车组转向架构架载荷谱研究
关键词：	动车组;转向架构架;载荷谱;损伤一致性
摘要：	我国高速动车组最近十年的发展已经举世瞩目，四横四纵的框架基本形成。但是国内转向架构架的设计与试验一直沿用国际标准，还没有形成针对我国线路条件的转向架构架载荷谱。随着高速动车组技术的蓬勃发展，急切需要对转向架构架的载荷谱开展研究。在国内外研究载荷谱领域，针对指导动车组转向架构架台架试验的载荷谱非常少。究其原因，主要是转向架构架的载荷复杂，相对于飞机上关键部件的六分力系统和机翼的悬臂结构，转向架构架是一个大型框架结构部件，复杂的受力状态导致经过雨流统计后载荷和应力之间时序关系丢失，难以得到基于损伤一致性的载荷谱。　　本文针对城际动车组转向架构架载荷谱进行了研究，建立了基于线路实测载荷及动应力的载荷谱模型;针对城际动车组转向架构架这种框架型结构部件，研究其载荷谱的理论方法;采用直接测试独立载荷技术，建立其分立载荷谱。主要的研究内容和创新有: 　　1.针对城际动车组转向架构架这样的复杂结构部件，在国际上首次建立了支撑损伤一致载荷谱编制的关键载荷与损伤信息测试方法体系;包括:面向结构承受的全部载荷，分别建立了基于标定解耦的直接测试方法;以及编制损伤一致载荷谱所必需的载荷-应力（损伤）传递系数标定方法。　　2.在系统比较各种典型时域载荷识别方法的基础上，就相关方法对于转向架构架载荷识别的适用性进行了研究。基于本研究获取的载荷-应力传递关系和实测应力响应，研究证实对于转向架构架时域载荷识别问题，采用改进截断奇异值分解法(ITSVD)获得的识别载荷，比其他方法获得的结果更贴近实测载荷值;同时从载荷-应力传递系数角度分析了该方法的适用条件。　　3.针对建立损伤一致载荷谱所需求解的优化问题，在蒙特卡罗方法的基础上，经过系统的分析比较，确认采用拉丁超立方抽样的拟蒙特卡罗方法在适应性和计算效率方面优势明显，为建立损伤一致载荷谱确定了适用高效的优化算法。　　4.针对转向架构架这一复杂结构载荷谱的建立问题，以实测载荷、实测应力和试验标定的载荷一应力传递关系为基础，通过分析各实测载荷之间的相位关系，分别按变幅变相位和恒幅变相位策略，采用拉丁超立方抽样的拟蒙特卡罗方法进行优化求解，依据损伤一致性准则，建立了编制转向架构架损伤一致载荷谱的方法体系。　　采用城际动车组动车转向架构架实测数据的验证结果表明:本文建立的载荷谱能够确保对构架疲劳关键部位实现全覆盖，因而采用该载荷谱进行的疲劳试验能够确保构架在运营条件下具有足够的的疲劳可靠性。　　本文以建立基于城际动车组转向架构架载荷谱为目标，从载荷标定到时域载荷独立解耦方法的建立，以及基于病态传递矩阵的时域载荷反演计算方法的研究，最后提出完整的载荷谱数学模型，这一体系化的方法具有较强的工程应用价值和理论指导意义。
作者：	邹骅
专业：	载运工具运用工程
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