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跨座式单轨车辆车体强度载荷谱研究
| 论文题名： | 跨座式单轨车辆车体强度载荷谱研究 |
| 关键词： | 跨座式单轨车辆;车体强度载荷谱;非参数外推法;核密度估计 |
| 摘要： | 跨座式单轨车辆车体作为列车承载的核心部件，其疲劳强度直接影响到列车的运行安全，载荷谱对于车体疲劳寿命预测和可靠性设计具有重要影响，如何编制出与实际载荷特性相符、准确的载荷谱对于研究服役车体的疲劳寿命有着重要现实意义与应用价值。本文以跨座式单轨车辆车体作为研究对象，通过动力学仿真和线路实测两种方式获取车体动载荷，采用参数与非参数两种外推方法开展车体强度载荷谱编制研究，对比分析两种外推方法下载荷谱的车体疲劳强度计算结果与车体实际疲劳破坏部位的吻合度，验证了基于核密度估计的非参数外推方法具有更高精度。主要研究内容如下： （1）基于动力学仿真获取了车体外载荷作用点处动载荷。分析了跨座式单轨车辆车体与走行部间的载荷传递特性，开展了单轨车辆拓扑构型分析，建立了单轨车辆空间耦合动力学模型，通过动力学仿真获取了车体车钩、空簧与中心销座作用点处的载荷时间历程。 （2）基于实车线路跟踪测试试验获取了车体测点动载荷。建立了单轨车辆车体有限元模型，通过车体应力分析结果确定地板平面应力响应较大的三个测点，基于车体有限元模型开展三个测点位置的载荷传递系数计算，结合载荷传递系数将测试获取的载荷时间历程转换成动载荷。 （3）基于参数与非参数两种外推方法获得了车体全寿命周期载荷谱。通过雨流计数法将基于动力学仿真与线路实测获取的车体动载荷转换成雨流矩阵，基于数理统计理论完成雨流矩阵的载荷均幅值特性分析，以均值服从正态分布和幅值服从威布尔分布构建了参数外推联合分布模型，开展了基于联合分布的参数雨流外推；确定合理的核函数和固定带宽，引入自适应带宽因子，基于自适应带宽核密度估计得到非参数外推的概率密度函数，开展基于核密度估计的非参数雨流外推。 （4）开展了两种外推载荷谱在重庆三号线单轨车体疲劳强度的应用。基于FEMFAT 疲劳分析软件，应用参数与非参数外推后的载荷谱分别开展了重庆三号线单轨车体的疲劳损伤计算，分析了两种外推载荷谱下跨座式单轨车辆车体的疲劳损伤值，并与实际单轨车体疲劳破坏位置进行了对比，验证了基于核密度估计的非参数外推更适合作为跨座式单轨车辆车体强度载荷谱编制的外推方法。 通过研究，本文提出了一套适合跨座式单轨车辆车体强度载荷谱编制的方法，为后续开展转向架以及其他构件载荷谱研究提供了借鉴与参考，为制定单轨车辆结构疲劳强度行业标准提供了技术支持，具有重要的工程应用价值。 |
| 作者： | 黄淋奎 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 文孝霞;杜子学 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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