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25m钢轨六支点转向架疲劳寿命研究
| 论文题名： | 25m钢轨六支点转向架疲劳寿命研究 |
| 关键词： | 钢轨运输;钢轨六支点转向架;应力分析;疲劳寿命 |
| 摘要： | 根据2016年审议通过的《中长期铁路网规划》，未来15年我国将处于铁路建设高峰期。25m钢轨为既有线升级改建与新建客货共线的主要用轨，25m钢轨六支点转向架是运输25m钢轨的主要装置。 为保证运输安全，25m钢轨六支点转向架会定期进行静强度试验，根据结构上的最大应力值与材料许用应力的关系判断其安全情况。但在实际运用中，能达到试验中最大应力值的情况极少。在大部分时间中，轨道不平顺引起的车辆振动使25m钢轨六支点转向架处于载荷不断变化的状态下，造成了材料的疲劳破坏，使其逐渐到达疲劳寿命。 本文选择攀钢设计制造的25m钢轨六支点转向架作为研究对象，按照以下步骤研究其疲劳寿命的计算与优化。 (1)使用动力学仿真软件SIMPACK建立了两辆平车跨装25m钢轨的车组模型。根据攀钢25m钢轨的运输所经线路的线路条件设计仿真线路工况，经仿真计算得到25m钢轨运输时六支点转向架所受的载荷-时间序列。 (2)使用三维建模软件SolidWorks建立了25m钢轨六支点转向架主体部分的三维模型，即死心盘和活心盘的下架体模型。然后在HyperMesh中对模型进行有限元处理，并导入力学仿真软件ANSYS中进行有限元强度计算。最后得到了一定压力下死心盘和活心盘下架体的应力分布情况。与实测试验得到的应力数据比较后，可确定计算结果的可靠性。通过分析应力分布，选取25m钢轨六支点转向架上容易发生疲劳的点，作为疲劳评价点。 (3)根据25m钢轨六支点转向架的载荷-时间序列，可得到各疲劳评价点的应力-时间序列。使用雨流计数法统计得到各评价点的应力谱，并根据英标BS7608:1993钢材结构疲劳损伤评定标准，计算各评价点在不同等级实验线路上的疲劳损伤，进而计算25m钢轨六支点转向架在不同线路等级下的疲劳寿命里程。 (4)针对影响25m钢轨六支点转向架疲劳寿命的几种因素，提出了几种常用的延长疲劳寿命的方法，并分析了各自的优缺点，选取最为经济的薄弱处补强法对25m钢轨六支点转向架进行改进，计算表明经过补强可以显著延长其疲劳寿命。 本文利用动力学仿真的方法获取六支点钢轨转向架装运25m钢轨时所受到的载荷-时间序列，再利用有限元仿真确定易疲劳的位置，并进行疲劳寿命预测，为今后各型钢轨转向架的生产设计，维护检测以及整个寿命周期中安全且充分的使用提供了科学的指导依据。 |
| 作者： | 任雨乔 |
| 专业： | 交通运输规划与管理 |
| 导师： | 韩梅 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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