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神华C80万吨列车车体载荷谱及疲劳寿命评估
| 论文题名： | 神华C80万吨列车车体载荷谱及疲劳寿命评估 |
| 关键词： | 重载铁路货物运输;铝合金敞车;车体载荷谱;疲劳寿命;数值计算 |
| 摘要： | 现阶段，我国铁路货车运输正向着重载方向快速发展。作为国内最大的煤炭能源企业，神华集团为满足日益扩大的运输需求，在自有铁路运输线路已普遍开行万吨重载列车。繁重的运输任务和恶劣的线路条件使得集团公司的自备车辆疲劳破坏问题日益凸显。为此，编制符合神华铁路自有线路的车体载荷谱，为车体结构疲劳分析、大轴重货车的开行提供基础依据尤为迫切。本论文以C80型铝合金敞车的载荷谱线路实测试验为基础，进行以下几方面的研究工作: (1)根据车体受力情况标定制作车钩、心盘和旁承测力传感器，实测车体承载。依据在神华铁路自有线路神木北-黄骅港区段六个往返的实测载荷数据，编制了车体垂向、纵向、侧滚和扭转载荷谱。数据采集总里程4920km，且涵盖了典型线路工况和装卸载在内的基本车辆作业工况，对线路状况和车辆运用情况具有充分代表性，可用作指导现役车辆疲劳强度的评价和新型敞车车体的设计。 (2)对比万吨列车长大编组中不同编组位置下的车体载荷谱特征，首先定性分析不同编组下车体载荷谱的差异。然后基于车体关键部位的实测动应力，定量计算了这些关键部位的损伤，从而得到了不同编组位置下车辆疲劳损伤的差异。进而通过不同载荷对损伤的贡献水平，阐明纵向载荷的不同是造成这种差异的主因。基于此，给出实际运用中适时调换编组顺序的建议。 (3)探讨了铆钉结构的有限元建模方法。建立了C80型敞车半车车体模型，通过单独加载垂向、纵向、侧滚和扭转四种载荷，获取各工况下疲劳关键部位的应力，从而得到了这些关键部位的载荷-应力传递系数。 (4)根据AAR标准中损伤寿命计算方法和所用材料的疲劳特性参数，分别计算各疲劳关键部位在实测应力下的损伤和在各载荷工况下分力谱的损伤累积。基于损伤一致性原则，对各载荷谱系的校准系数进行优化计算，从而使载荷谱评价车体结构疲劳损伤符合工程运用要求。 (5)基于关键部位的实测应力-时间历程，在进行去零漂和毛刺等处理后，采用雨流计数法和Miner法则，结合车体底架结构疲劳特性参数，计算得到这些关键部位在不同编组位置下的损伤值，完成了C80型车体底架结构的疲劳寿命评估。 |
| 作者： | 陈萌 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 王曦 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 北京交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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