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铁道车辆转向架构架疲劳强度研究
| 论文题名： | 铁道车辆转向架构架疲劳强度研究 |
| 关键词： | 转向架;焊接构架;有限元分析;疲劳强度;铁道车辆;高速列车 |
| 摘要： | 随着我国高速铁路的快速发展，高速列车运行速度在不断提高，中国和谐号CRH系列动车组运行时速已达到200～350km。转向架是铁路机车车辆运行过程中轨道激励的主要接收部件，而构架是转向架的主要承载结构，在复杂的交变载荷作用下，转向架焊接构架焊缝极易形成疲劳裂纹，威胁列车运行的安全性和可靠性。高速列车运行时的承载情况要比传统车辆更加复杂，焊接构架的疲劳强度能否达到运行要求将直接影响高速列车运行安全。 焊接结构疲劳强度分析方法分为名义应力法、结构应力法、缺口应力应变法和断裂力学法，本文系统阐述了不同分析方法的使用原理和过渡关系。前三种方法已在工程结构疲劳分析中得到广泛的应用，断裂力学法由于其复杂性，现只用于对安全性要求较高的关键部件。等效结构应力法是近年焊接结构疲劳分析领域革命性创新成果之一，它以断裂力学和大量的焊接接头试验为基础，利用等效结构应力对FE网格的不敏感性和一条主S-N曲线预测焊接结构的疲劳寿命。本文使用壳单元模拟搭接接头和角接头，验证了该法的网格不敏感性。 本文在对国内外铁道机车车辆疲劳强度评估研究现状综述的基础上，针对高速转向架焊接构架，根据UIC615-4和EN13749标准确定其静强度和疲劳强度载荷工况，基于von Mises应力进行静强度评估;利用UIC510-5标准将疲劳载荷工况下计算结果的多轴应力转换为单轴应力，利用修正的Goodman曲线进行疲劳强度评估。同时，以标准UIC615-4提供的疲劳试验载荷为设计载荷，对载荷分级并利用有限元计算得到动应力分布，根据等效结构应力法，利用疲劳分析软件Fe-safe中的Verity模块计算焊接构架焊缝的结构应力，结合构架应力谱，分析焊接构架焊缝的疲劳寿命。 本文利用基于无限寿命的疲劳极限法评估转向架焊接构架的疲劳强度，利用等效结构应力法，并结合等效结构应力主S-N曲线和疲劳累积损伤理论计算其焊缝疲劳寿命。根据两种方法的疲劳评估结果，可对焊接构架疲劳强度薄弱环节进一步改进，提高焊接构架的疲劳强度。 |
| 作者： | 沈彩瑜 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 米彩盈 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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