北京地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架應(yīng)力與載荷譜研究.pdf

1、地鐵作為城市軌道交通的主要載運(yùn)工具，對(duì)緩解城市交通壓力，提高居民生活質(zhì)量，調(diào)整城市結(jié)構(gòu)布局以及拉動(dòng)城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。其運(yùn)營(yíng)的安全性問題也隨著運(yùn)營(yíng)里程的不斷增加而愈發(fā)凸顯。
　　轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的疲勞強(qiáng)度是保證車輛安全運(yùn)行的關(guān)鍵因素。而載荷的研究是進(jìn)行構(gòu)架強(qiáng)度設(shè)計(jì)和疲勞強(qiáng)度評(píng)估的基礎(chǔ)。本文以北京某型地鐵轉(zhuǎn)向架構(gòu)架為研究對(duì)象，結(jié)合作為結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)估重要依據(jù)的載荷譜研究，對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行承載分析、標(biāo)定試驗(yàn)、線路動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)、載荷譜編制

2、等工作。并針對(duì)可以準(zhǔn)確地反映實(shí)際線路運(yùn)行時(shí)構(gòu)架的承載情況，同時(shí)也可以大大減少試驗(yàn)成本的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架線路模擬臺(tái)架試驗(yàn)，提出載荷—時(shí)間歷程的濃縮方法。根據(jù)損傷一致性原則建立可有效用于線路模擬臺(tái)架試驗(yàn)的濃縮載荷譜，主要研究工作如下:
　　(1)對(duì)地鐵轉(zhuǎn)向架動(dòng)車構(gòu)架承受的載荷種類進(jìn)行分類，依據(jù)EN13749轉(zhuǎn)向架設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算模擬運(yùn)營(yíng)情況載荷大小，確定關(guān)鍵部位的動(dòng)應(yīng)力測(cè)點(diǎn)與載荷識(shí)別點(diǎn)。
　　(2)進(jìn)行構(gòu)架標(biāo)定試驗(yàn)，利用電橋原理布置測(cè)力傳

3、感器，找到載荷與構(gòu)架關(guān)鍵部位應(yīng)力的線性關(guān)系，獲得載荷傳遞系數(shù)。為實(shí)際線路試驗(yàn)制作測(cè)力構(gòu)架，利用構(gòu)架和轉(zhuǎn)向架關(guān)鍵零部件對(duì)線路試驗(yàn)中承受的載荷進(jìn)行識(shí)別。同時(shí)為載荷譜損傷的計(jì)算和損傷一致性載荷譜的建立提供支持。
　　(3)對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行線路測(cè)試，測(cè)試轉(zhuǎn)向架全部載荷和關(guān)鍵部位動(dòng)應(yīng)力隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，計(jì)算線路試驗(yàn)中的構(gòu)架實(shí)測(cè)載荷譜。
　　(4)研究載荷譜濃縮方法，確定疲勞截止極限，以載荷敏感點(diǎn)是否產(chǎn)生損傷為依

4、據(jù)，根據(jù)關(guān)鍵應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力—時(shí)間歷程對(duì)構(gòu)架載荷—時(shí)間歷程進(jìn)行同步濃縮。對(duì)濃縮后的載荷—時(shí)間歷程利用雨流計(jì)數(shù)法編制載荷譜，得到各載荷濃縮譜。
　　(5)依據(jù)損傷等效原則對(duì)應(yīng)力—時(shí)間歷程濃縮前后的損傷進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證濃縮方法的有效性。選取疲勞關(guān)鍵點(diǎn)，對(duì)濃縮載荷—時(shí)間歷程及濃縮載荷譜進(jìn)行損傷一致性校準(zhǔn)。利用MATLAB編程對(duì)濃縮載荷譜損傷與疲勞關(guān)鍵點(diǎn)實(shí)測(cè)應(yīng)力譜損傷進(jìn)行優(yōu)化，建立約束條件，得到合理的濃縮載荷譜校準(zhǔn)系數(shù)以及校準(zhǔn)載荷譜。為線路模