高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)結(jié)構(gòu)損傷一致性載荷譜理論研究.pdf

1、載荷譜是進行結(jié)構(gòu)可靠性定量分析和試驗評定的基礎(chǔ)。高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架因其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形式和多源獨立載荷承載方式，其載荷譜的建立是一個需要深入研究的問題，也有相當(dāng)難度。列車在高速運行條件下，外界激擾頻率可能接近或超過轉(zhuǎn)向架構(gòu)架最低階彈性固有頻率，此時有可能產(chǎn)生比較強烈的結(jié)構(gòu)彈性振動，進而使結(jié)構(gòu)載荷與疲勞損傷的對應(yīng)關(guān)系與靜態(tài)情況相比有較大區(qū)別，有必要對此開展針對性的研究工作。由于缺乏使用的載荷譜，國際上現(xiàn)行的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架可靠性設(shè)計規(guī)范和試驗標(biāo)準(zhǔn)尚

2、處于定性層次，對構(gòu)架可靠性的預(yù)測結(jié)果與實際情況往往存在較大差異。因此結(jié)合高速列車實際運行條件，研究建立與轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)損傷具有一致性的載荷譜，對于提高高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架可靠性的設(shè)計水平很有意義。
　　本文構(gòu)建了高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜基本力系;研究了構(gòu)架結(jié)構(gòu)基于準(zhǔn)靜態(tài)變形模式的載荷測試方法，以及與構(gòu)架結(jié)構(gòu)簡化動態(tài)基本力系對應(yīng)的簡化動態(tài)載荷-時間歷程的構(gòu)建方法;對構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)載荷譜與考慮動態(tài)影響的載荷譜進行了比較。主要內(nèi)容如下:<

3、br>　　(1)研究了高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜基本力系的構(gòu)建。建立了涵蓋構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)主要變形模式的準(zhǔn)靜態(tài)基本力系;根據(jù)振動與有限元理論，將與結(jié)構(gòu)彈性振動特征關(guān)聯(lián)的彈性動態(tài)變形模式分解為各階彈性振動模態(tài)的組合，建立了構(gòu)架結(jié)構(gòu)彈性動態(tài)基本力系。
　　(2)研究了構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)載荷測試方法。設(shè)計了構(gòu)架準(zhǔn)靜態(tài)載荷測試系統(tǒng)方案，制作了高速列車轉(zhuǎn)向架測力傳感器組合系統(tǒng);在多通道液壓伺服加載標(biāo)定試驗臺上完成了測力構(gòu)架的靜態(tài)標(biāo)定試驗;依據(jù)標(biāo)定數(shù)

4、據(jù)，建立了構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)載荷耦合模型;通過線路實測獲得了與準(zhǔn)靜態(tài)基本力系對應(yīng)的構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)載荷-時間歷程，建立了構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)分立載荷譜。
　　(3)研究了與構(gòu)架簡化動態(tài)基本力系對應(yīng)的簡化動態(tài)載荷譜構(gòu)建方法。建立了與構(gòu)架彈性動態(tài)變形模式對應(yīng)的簡化動態(tài)基本力系，驗證了構(gòu)建的構(gòu)架簡化動態(tài)基本力系能夠表征結(jié)構(gòu)的彈性動態(tài)變形特性;通過線路實測數(shù)據(jù)獲得了構(gòu)架結(jié)構(gòu)簡化動態(tài)載荷-時間歷程，得到了構(gòu)架結(jié)構(gòu)簡化動態(tài)分立載荷譜。
　　(4)根

5、據(jù)損傷一致性載荷譜編制準(zhǔn)則，采用遺傳算法，分別對構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)分立載荷譜、構(gòu)架結(jié)構(gòu)準(zhǔn)靜態(tài)與簡化動態(tài)分立載荷譜組合進行了校準(zhǔn)。僅考慮準(zhǔn)靜態(tài)分立載荷建立的載荷譜與考慮全部準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)分立載荷建立的載荷譜所對應(yīng)的損傷情況相當(dāng)接近，表明動態(tài)載荷成分對于構(gòu)架損傷的影響有限。因此，在建立構(gòu)架結(jié)構(gòu)的載荷譜時，本文測試工況下，僅考慮準(zhǔn)靜態(tài)載荷即可。
　　(5)對于京滬高鐵客運專線典型區(qū)段，分析了線路實測獲得的構(gòu)架結(jié)構(gòu)載荷的動態(tài)特性。結(jié)果表明，線路