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原文传递高速列车车体结构振动疲劳研究

论文题名：	高速列车车体结构振动疲劳研究
关键词：	高速列车;车体结构;随机振动;使用寿命;疲劳分析
摘要：	伴随着人们对日益增长的速捷、方便、安全、舒适的交通需求，高速铁路应运而生，且列车的运行速度越来越快。而速度的提高会加剧列车的振动。大量的实测数据和数值模拟表明，高速列车的振动具有很强的随机性，长期振动会造成列车的结构部件产生疲劳损坏，影响车体的使用寿命;严重时，可能危及人们的生命和财产安全。要想通过试验的方法对承受复杂随机载荷的高速列车车体结构进行疲劳寿命分析目前做的还不完善。因此，本文基于随机振动理论，采用有限元模拟仿真的方法，对轨道不平顺随机激励下的高速列车车体的疲劳寿命进行了预测。　　首先，本文分别从时域和频域的角度论述了随机振动疲劳的分析过程，并且详细地介绍了主要的几种频域法。对比发现:对于大型的复杂结构，时域法因其计算效率低而不被采用;对于大型、载荷复杂、应力服从高斯分布的结构采用Steinberg提出的三区间法计算简单，容易实行。　　其次，对比分析了名义应力、热点应力、缺口应力的疲劳特性S-N曲线。热点应力需要试验的数量相对较少，几何引起的应力集中可以比较容易地采用有限元的方法计算。因此，很多专家学者推崇于计算采用越来越受到关注的热点应力的S-N曲线。　　然后，针对目前高速列车车体疲劳寿命的预测未考虑轨道不平顺随机激励的现状，本文以CIT400高速列车为载体，建立了随机振动疲劳分析的车体结构详细有限元模型，轮对和构架结构的等效简化模型。采用梁单元对轮对和构架进行等效简化。通过模态分析对比来验证轮对、构架模型等效简化的合理性。　　最后，通过分析各国的轨道不平顺功率谱，发现各国给出的均是空间不平顺轨道谱，因此需要通过一定的公式将其转换成时间轨道谱，作为高速列车的轨道不平顺激励。利用三区间法和Palmgren-Miner线性累积损伤理论，对施加德国低干扰轨道谱的车体结构进行了疲劳寿命预测。结果表明:车体的使用寿命满足实际运行里程的要求。本文还重点分析了车速、轨道不平顺等级、焊接标准对车体疲劳寿命的影响。
作者：	修瑞仙
专业：	车辆工程
导师：	肖守讷
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文