基于损伤一致载荷谱的B型地铁构架疲劳可靠性提升研究

来源 :北京交通大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:tommy8248
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随着工业化和城镇化进程的快速发展,地铁车辆作为市内交通最为重要的一环,其运用安全越来越受到人们的重视。随着运用里程的增加,某些线路的部分地铁车辆转向架开始出现疲劳强度不足的现象。因此非常有必要对地铁车辆的使用状态和受载特征进行分析,从而准确地评估地铁转向架构架的运用可靠性。文章针对某线路B型地铁转向架开展研究,主要的研究工作如下:1.建立动车转向架构架有限元模型,基于转向架强度设计标准JIS E4207,对动车转向架构架进行静强度和疲劳强度分析。结果表明:超常载荷作用下,构架上的最大应力发生在齿轮箱吊座上盖板与横梁连接角端;转向架纵向5g加速度的超常载荷作用下,构架上的最大应力值发生在牵引拉杆座盖板与横梁连接角端,且这些应力均小于转向架材质焊接区的屈服应力,构架静强度满足要求。构架整体及其吊座的动应力幅值均在相应母材和修磨焊缝的疲劳极限图范围之内,构架疲劳强度满足要求。2.基于线路测试获取转向架构架动应力响应特征,发现吊座与横梁连接区各测点均可见42Hz和51Hz的振动主频,这与构架的一阶和二阶自振频率基本一致,表明构架横梁区及横侧梁连接区在车辆运行过程中产生了共振现象。各转向架构架在横侧梁连接部、垂向止挡与横梁连接部、电机吊座立板与横梁连接部、齿轮箱吊座立板与横梁连接部的疲劳寿命均小于360万公里。3.通过标定试验、正线测试以及统计编谱和损伤一致性校核得到了地铁转向架的载荷谱。转向架构架校准载荷谱应力与实测等效应力几乎分布在1.0-1.5之间,说明载荷谱既可有效反映结构在服役条件下的损伤状况且又非常接近构架真实受力情况。EN规范和UIC规范下应力与实测等效应力的比值均分布在0.5-3的较宽范围内,二者不能非常有效地评估该转向架结构在服役条件下的损伤状况。4.对转向架结构进行了改进和再次线路测试,发现改进后转向架构架线路测试结果显示:横侧梁连接位置、横梁与电机连接位置以及侧梁变截面位置仍有部分测点不满足360万公里疲劳可靠性的要求,横梁与小纵梁连接位置和横梁与齿轮箱吊座连接位置的各测点均满足360万公里疲劳可靠性的要求,按照服役200万公里情况计算,几乎所有测点均满足疲劳可靠性要求。
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