【摘 要】
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地铁车辆逐年增加的使用频率和愈发复杂的运行条件对其关键结构件的运行安全提出了极高的要求,需按照全寿命服役要求对转向架构架进行抗疲劳设计。车辆实际运行中,构架焊接接头焊趾、焊根处都可能发生疲劳失效,选择合理的疲劳评价方法才能够准确、全面、可靠地进行疲劳寿命预测。本文以地铁构架为研究对象,基于有效缺口应力针对构架疲劳控制部位焊缝焊趾、焊根处疲劳失效问题,开展了构架疲劳寿命的研究,主要内容如下:(1)对
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地铁车辆逐年增加的使用频率和愈发复杂的运行条件对其关键结构件的运行安全提出了极高的要求,需按照全寿命服役要求对转向架构架进行抗疲劳设计。车辆实际运行中,构架焊接接头焊趾、焊根处都可能发生疲劳失效,选择合理的疲劳评价方法才能够准确、全面、可靠地进行疲劳寿命预测。本文以地铁构架为研究对象,基于有效缺口应力针对构架疲劳控制部位焊缝焊趾、焊根处疲劳失效问题,开展了构架疲劳寿命的研究,主要内容如下:(1)对转向架用钢材料的十字形承载角接接头、T形非承载角接接头以及对接接头进行疲劳试验,拟合得到其名义应力S-N曲线并与IIW建议的S-N曲线参数相对比,分析差异及原因。(2)分别采用公式法和数值法计算疲劳试验试样中的三类接头焊趾焊根处的有效缺口应力集中系数。分析板厚t、焊脚长度l、焊缝角度θ、焊喉深度a、根部间隙2c等焊接接头参数对有效缺口应力集中系数的影响。(3)将数值法计算得到的A、B、C三类接头焊趾、焊根处的有效缺口应力集中系数与名义应力疲劳试验数据相结合得到可用于地铁构架疲劳评估中的有效缺口应力S-N曲线。(4)建立构架疲劳控制部位的管板接头模型,采用数值法计算其有效缺口应力集中系数。结合长期动应力跟踪试验中得到的横侧梁连接部等效名义应力,获得名义应力与有效缺口应力的正态分布参数。根据名义应力法和有效缺口应力法的应力—强度干涉关系预测构架横侧梁连接部的疲劳失效并比较两种方法的优劣性。(5)建立地铁构架整体有限元模型和构架疲劳控制部位含缺口的子模型,计算子模型焊缝焊趾、焊根处的累积损伤以及等效应力,根据结果分析易发生疲劳失效的部位。建立不同焊脚长度l的焊缝模型,研究焊缝尺寸对有效缺口疲劳寿命的影响并在提高设计寿命的同时避免焊根处的疲劳失效。图80幅,表14个,参考文献115篇。
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