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209P型转向架焊接构架结构疲劳研究
| 论文题名： | 209P型转向架焊接构架结构疲劳研究 |
| 关键词： | 轨道客车;转向架;焊接构架;结构疲劳;有限元模型 |
| 摘要： | 目前，我国轨道客车转向架构架以钢焊接构架为主，这样可降低车辆自重。构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷，主要的破坏形式是疲劳裂纹破坏。随着车辆运行速度的提高、载荷的增大、频率范围的扩大，尤其是复杂的焊接接头形式使得构架的承载状况变得十分恶劣。在以往的轨道车辆运行中，焊接构架陆续暴露出了许多疲劳可靠性方面的问题，不仅影响铁路的正常运行，而且对列车的安全性产生影响。本文将以甲公司生产的209P型客车转向架焊接构架作为研究对象，对其横侧梁连接处发生裂纹补强后的结构疲劳开展较深入的研究，主要开展以下的研究工作: (1)根据甲公司设计的209P型转向架构架的生产图纸，本文首先利用SolidWorks建立构架三维几何模型，将其导入到HyperMesh进行网格划分和前处理设置并生成有限元模型，最后依据EN13749标准确定的构架模拟运营载荷工况，通过ANSYS计算出不同工况下的应力分布，并对重点研究区域使用ORE B12/RP17提供的钢材疲劳极限图中的高缺口应力区焊缝Goodman曲线进行疲劳强度评价。 (2)运用刚柔耦合系统动力学方法，首先在HyperMesh中建立构架的柔性体模型，然后在多体动力学软件UM中建立25G型客车整车系统动力学模型，考虑构架的柔性，其余主要部件如车体、摇枕、弹簧托梁、轮对及轴箱等仍作为刚体处理。通过时域积分，计算出构架的振动响应。在此基础上，获得了车辆运行方向构架1位二系摇枕弹簧座处的垂向载荷和1位一系轴箱弹簧座处的横向载荷。 (3)对焊接构架的疲劳寿命分析方法进行了阐述，重点对焊缝的疲劳寿命分析方法进行了详细的介绍。构架焊缝附近存有或接近达到材料屈服极限的应力，结合IIW标准中给定的焊接接头S-N曲线和Palmgren-Miner线性累积损伤准则，采用应力幅对构架重点研究区域进行疲劳寿命计算。在车辆动力学仿真得到的载荷谱的基础上，利用FE-SAFE对构架进行疲劳寿命预测与分析，获取的疲劳寿命图可直观地反映构架各个部位的寿命。得出结论认为，构架在运行和维护周期内可以安全可靠的使用。 |
| 作者： | 王钧 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 石广田 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 兰州交通大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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