高速輪軸載荷譜及疲勞強(qiáng)度分析.pdf

1、高速運(yùn)轉(zhuǎn)的輪軸是保障動車組安全行駛的關(guān)鍵部件。隨著運(yùn)行時速高達(dá)380km/h的CRH380AL系列動車組的研制成功，高速運(yùn)行下的輪軸承受的交變載荷顯著加劇。同時，在隨機(jī)載荷的長期積累，到達(dá)一定程度就會引起疲勞斷裂，這將嚴(yán)重危及行車安全。
　　本論文的研究對象是CRH380AL動車組的動車輪軸和拖車輪軸，采用線路動應(yīng)力實測和有限元仿真相結(jié)合的方法對輪軸載荷譜及疲勞強(qiáng)度進(jìn)行分析研究，本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　首先，確定了輪

2、軸動應(yīng)力測試組橋方案，選用的測試橋路為全橋電路進(jìn)行測試;根據(jù)這個測試方案，將測試用的輪軸安裝于CRH380AL動車組，并在京滬高鐵線路上進(jìn)行線路實測，線路實測時，按照不同的速度等級以及不同的工況，在相應(yīng)的區(qū)段上進(jìn)行反復(fù)的拉鋸式折返試驗，線路實測的線路涵蓋了北京南到蚌埠南。線路實測之后得到了線路實測的動應(yīng)力數(shù)據(jù)，根據(jù)輪軸動應(yīng)力試驗方案，使用實驗室專用的Mycode工程數(shù)據(jù)處理軟件對所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理過程包括實測數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，應(yīng)變信號轉(zhuǎn)

3、換為應(yīng)力信號，實測信號未調(diào)平衡處理，實測信號去除零點漂移等。采用準(zhǔn)靜態(tài)法進(jìn)行載荷識別，根據(jù)實測的輪軸垂向應(yīng)力數(shù)據(jù)得到輪軸垂向力的載荷應(yīng)力傳遞系數(shù)，然后使用有限元前處理軟件Hypermesh分別建立動車輪軸和拖車輪軸的有限元模型，通過有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行有限元仿真，對輪軸的橫向載荷進(jìn)行虛擬加載，以此得到輪軸在相應(yīng)的橫向載荷下的應(yīng)力響應(yīng)，即得出輪軸的橫向載荷應(yīng)力傳遞系數(shù)。
　　根據(jù)載荷識別求出的載荷應(yīng)力傳遞系數(shù)，就可以將輪軸的

4、動應(yīng)力時間歷程轉(zhuǎn)換為輪軸的載荷時間歷程，抽取不同速度級、不同工況下的應(yīng)力時間歷程數(shù)據(jù)，經(jīng)過濾波、峰谷值挑選、雨流計數(shù)法和波動中心法得到輪軸的一維載荷譜，根據(jù)載荷譜分析了輪軸的載荷特性;由輪軸載荷譜的分布情況來看，在直線工況時，輪軸的垂向載荷波動不大，曲線工況時，輪軸的垂向載荷波動略微有所增大，橫向載荷主要為垂向載荷的8-10％左右，而在道岔工況時，輪軸的垂向載荷波動較大，由于連續(xù)轉(zhuǎn)彎，其橫向載荷也大于曲線工況下的橫向載荷。
　　最