高速輪軸載荷譜的試驗研究.pdf

1、輪軸是高速動車組安全運行的關(guān)鍵部件之一，隨著高速列車運行速度的提高，對輪軸疲勞問題也提出了更加嚴(yán)格的要求，輪軸載荷譜的編制及其分布特征的確定是對輪軸進(jìn)行疲勞評價和可靠性設(shè)計的重要依據(jù)。因此，本文以更高速度試驗列車動車測力輪對為對象，以試驗和仿真相結(jié)合的方式，對輪軸載荷譜進(jìn)行研究。本文對如下幾個方面的內(nèi)容進(jìn)行了研究:
　　(1)制作測力輪對并進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定試驗，通過數(shù)據(jù)處理獲取垂向和橫向載荷傳遞系數(shù)及其相互影響系數(shù)，同時考慮到兩種載荷

2、間的耦合，推導(dǎo)出載荷修正公式，并通過實測數(shù)據(jù)對該式的正確性進(jìn)行了驗證。
　　(2)建立測力輪對的有限元模型，通過仿真的方法獲得載荷傳遞系數(shù)，與標(biāo)定試驗的傳遞系數(shù)對比，驗證了仿真獲取載荷傳遞系數(shù)的可行性。根據(jù)UIC510-5標(biāo)準(zhǔn)，確定各工況下車輪所受載荷的大小和作用位置，評價了測力車輪的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。結(jié)果表明，測力車輪的強(qiáng)度滿足使用要求。
　　(3)通過諧波分析的方法，對實測數(shù)據(jù)的頻譜進(jìn)行分析。根據(jù)線路特點，確定直線、曲線

3、和道岔等典型工況，編制了各典型工況下的載荷譜和應(yīng)力譜，并分析了速度、導(dǎo)向軸和非導(dǎo)向軸以及線路對載荷譜和應(yīng)力譜特性的影響。
　　(4)基于車軸關(guān)鍵部位的應(yīng)力-時間歷程數(shù)據(jù)，分析車軸作為導(dǎo)向軸和非導(dǎo)向軸時對損傷的影響，最后根據(jù)線性累積損傷理論對車軸進(jìn)行疲勞強(qiáng)度評估。結(jié)果表明，車軸滿足1200萬公里的運營要求。
　　(5)針對編制出的載荷譜，對其分布進(jìn)行擬合，利用BFGS擬牛頓法對分布參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化求解，結(jié)果表明，橫向載荷服從截尾正