地鐵車輛制動模塊疲勞強度研究.pdf

1、地鐵的飛速發(fā)展使得地鐵車輛的安全問題備受關(guān)注，而車下設(shè)備的安全可靠是保障地鐵安全和提高其整體性能的重要因素。制動模塊作為地鐵車下設(shè)備，長期處于復(fù)雜的振動環(huán)境，容易發(fā)生各種形式的失效，但是目前工程中采用的強度研究方法大多是以靜力學(xué)為主的傳統(tǒng)方法，對其振動疲勞的研究一直有所欠缺。本文以振動試驗中產(chǎn)生裂紋的地鐵列車的制動模塊作為研究對象，分別利用靜力學(xué)和動力學(xué)方法對其進行強度和振動特性研究，探究該制動模塊產(chǎn)生裂紋的原因，提出結(jié)構(gòu)改進方案并進行

2、試驗驗證。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN12663和IIW，用靜力學(xué)為主的強度研究方法對該制動模塊進行仿真分析，結(jié)果表明其靜強度和疲勞強度均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
　　(2)對制動模型進行模態(tài)分析，確定結(jié)構(gòu)隨機振動試驗頻帶范圍內(nèi)的固有頻率，并在該頻帶范圍內(nèi)對制動模塊進行諧響應(yīng)分析，探究算法、步長和阻尼對諧響應(yīng)分析結(jié)果的影響，得到不同工況下不同測點的位移響應(yīng)和應(yīng)力響應(yīng)，并進一步分析結(jié)構(gòu)共振時的疲勞強度。研究結(jié)果表明，該制動

3、模塊在20Hz發(fā)生共振，其吊耳焊縫處應(yīng)力幅值超過疲勞許用應(yīng)力，這與隨機振動試驗中制動模塊開裂位置一致。
　　(3)提出制動模塊結(jié)構(gòu)改進方案，并對改進結(jié)構(gòu)進行強度、模態(tài)和諧響應(yīng)分析。結(jié)果表明，改進結(jié)構(gòu)的固有頻率、安全系數(shù)均得到了顯著提高，同時共振頻率下的應(yīng)力幅值也低于材料的疲勞許用應(yīng)力。
　　(4)利用靜力學(xué)法和瞬態(tài)動力學(xué)法分別仿真分析改進結(jié)構(gòu)制動模塊的沖擊強度，結(jié)果表明兩種方法計算的最大應(yīng)力均小于材料的許用應(yīng)力，且二者應(yīng)力趨

4、勢一致。在ANSYS nCode DesignLife中，利用Dirlik模型對改進結(jié)構(gòu)進行隨機振動疲勞分析，得到試驗時間內(nèi)該結(jié)構(gòu)垂、橫、縱三個方向的累計損傷之和小于1，改進結(jié)構(gòu)疲勞壽命滿足要求。
　　(5)對改進結(jié)構(gòu)的制動模塊進行掃頻試驗和振動沖擊試驗，結(jié)果表明改進結(jié)構(gòu)的疲勞耐久性得到顯著改善。諧響應(yīng)分析得到的共振頻率與掃頻試驗所得結(jié)果一致，隨機振動疲勞壽命仿真結(jié)果與隨機振動試驗結(jié)果一致，驗證了數(shù)值仿真的可行性和可靠性。