高速輪軸載荷譜及疲勞強度分析.pdf

1、高速運轉的輪軸是保障動車組安全行駛的關鍵部件。隨著運行時速高達380km/h的CRH380AL系列動車組的研制成功，高速運行下的輪軸承受的交變載荷顯著加劇。同時，在隨機載荷的長期積累，到達一定程度就會引起疲勞斷裂，這將嚴重危及行車安全。
　　本論文的研究對象是CRH380AL動車組的動車輪軸和拖車輪軸，采用線路動應力實測和有限元仿真相結合的方法對輪軸載荷譜及疲勞強度進行分析研究，本論文的主要研究內容如下:
　　首先，確定了輪

2、軸動應力測試組橋方案，選用的測試橋路為全橋電路進行測試;根據這個測試方案，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，在相應的區(qū)段上進行反復的拉鋸式折返試驗，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力數據，根據輪軸動應力試驗方案，使用實驗室專用的Mycode工程數據處理軟件對所采集的數據進行處理，處理過程包括實測數據轉換，應變信號轉

3、換為應力信號，實測信號未調平衡處理，實測信號去除零點漂移等。采用準靜態(tài)法進行載荷識別，根據實測的輪軸垂向應力數據得到輪軸垂向力的載荷應力傳遞系數，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進行有限元仿真，對輪軸的橫向載荷進行虛擬加載，以此得到輪軸在相應的橫向載荷下的應力響應，即得出輪軸的橫向載荷應力傳遞系數。
　　根據載荷識別求出的載荷應力傳遞系數，就可以將輪軸的

4、動應力時間歷程轉換為輪軸的載荷時間歷程，抽取不同速度級、不同工況下的應力時間歷程數據，經過濾波、峰谷值挑選、雨流計數法和波動中心法得到輪軸的一維載荷譜，根據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)轉彎，其橫向載荷也大于曲線工況下的橫向載荷。
　　最