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北京地铁转向架构架应力与载荷谱研究
| 论文题名： | 北京地铁转向架构架应力与载荷谱研究 |
| 关键词： | 地铁车辆;转向架构架;应力分布;载荷谱 |
| 摘要： | 地铁作为城市轨道交通的主要载运工具，对缓解城市交通压力，提高居民生活质量，调整城市结构布局以及拉动城市的经济发展具有重要意义。其运营的安全性问题也随着运营里程的不断增加而愈发凸显。 转向架构架的疲劳强度是保证车辆安全运行的关键因素。而载荷的研究是进行构架强度设计和疲劳强度评估的基础。本文以北京某型地铁转向架构架为研究对象，结合作为结构可靠性评估重要依据的载荷谱研究，对转向架构架进行承载分析、标定试验、线路动应力试验、载荷谱编制等工作。并针对可以准确地反映实际线路运行时构架的承载情况，同时也可以大大减少试验成本的转向架构架线路模拟台架试验，提出载荷—时间历程的浓缩方法。根据损伤一致性原则建立可有效用于线路模拟台架试验的浓缩载荷谱，主要研究工作如下: (1)对地铁转向架动车构架承受的载荷种类进行分类，依据EN13749转向架设计标准计算模拟运营情况载荷大小，确定关键部位的动应力测点与载荷识别点。 (2)进行构架标定试验，利用电桥原理布置测力传感器，找到载荷与构架关键部位应力的线性关系，获得载荷传递系数。为实际线路试验制作测力构架，利用构架和转向架关键零部件对线路试验中承受的载荷进行识别。同时为载荷谱损伤的计算和损伤一致性载荷谱的建立提供支持。 (3)对转向架构架进行线路测试，测试转向架全部载荷和关键部位动应力随时间变化的数据。对试验数据进行处理分析，计算线路试验中的构架实测载荷谱。 (4)研究载荷谱浓缩方法，确定疲劳截止极限，以载荷敏感点是否产生损伤为依据，根据关键应力测点的应力—时间历程对构架载荷—时间历程进行同步浓缩。对浓缩后的载荷—时间历程利用雨流计数法编制载荷谱，得到各载荷浓缩谱。 (5)依据损伤等效原则对应力—时间历程浓缩前后的损伤进行对比，验证浓缩方法的有效性。选取疲劳关键点，对浓缩载荷—时间历程及浓缩载荷谱进行损伤一致性校准。利用MATLAB编程对浓缩载荷谱损伤与疲劳关键点实测应力谱损伤进行优化，建立约束条件，得到合理的浓缩载荷谱校准系数以及校准载荷谱。为线路模拟台架试验提供精炼有效的载荷数据。 本文的研究可用于完善转向架构架的试验评定标准，对新构架的设计和既有构架疲劳强度不足的可靠性提升具有意义，为准确评估关键零部件的使用寿命、增强列车安全运行性能、预防安全事故的发生等方面的研究提供数据基础。 |
| 作者： | 胡珈铭 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 孙守光 |
| 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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