高速動力車承載結(jié)構(gòu)疲勞強度工程方法研究.pdf

1、本文結(jié)合高速動力車承載結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計的特點和機車車輛制造行業(yè)對承載結(jié)構(gòu)疲勞強度工程分析方法的迫切需要，針對承載結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計動力優(yōu)化、疲勞強度評定的工程方法和復(fù)合彈簧懸掛系統(tǒng)橫向剛度及穩(wěn)定性評定等內(nèi)容進行研究。 在多向載荷作用下，根據(jù)機車車輛承載結(jié)構(gòu)應(yīng)力分布多數(shù)處于多軸應(yīng)力狀態(tài)的特點，提出適合于機車車輛承載結(jié)構(gòu)疲勞強度評定的將多軸應(yīng)力轉(zhuǎn)化為單軸應(yīng)力的方法——ORE方法和DIN15018方法。利用修正的Goodman疲勞

2、曲線或Moore-Kommers-Japer疲勞曲線，評定機車車輛承載結(jié)構(gòu)的疲勞強度，提出適合于機車車輛承載結(jié)構(gòu)疲勞強度評定的分析方法。 基于UIC和EN等標準對機車車輛承載結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度試驗要求的規(guī)定，對高速動力車車體、構(gòu)架、車軸和車輪等結(jié)構(gòu)進行了疲勞強度分析，提出承載結(jié)構(gòu)疲勞強度分析的工程方法；基于承載結(jié)構(gòu)疲勞試驗載荷譜，按照雨流計數(shù)法對試驗載荷分級，用有限元方法得出每級載荷下結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布，根據(jù)材料或構(gòu)件在指定壽命下對稱循

3、環(huán)S-N曲線評定構(gòu)架的疲勞強度或壽命，為新產(chǎn)品疲勞設(shè)計提供了理論依據(jù)。 根據(jù)將圓柱形螺旋壓縮圓彈簧簡化為Timoshenko梁的經(jīng)典分析理論，結(jié)合高圓簧和小有效圈數(shù)圓柱形螺旋壓縮圓彈簧橫向剛度和穩(wěn)定性試驗結(jié)果，對彈簧橫向剛度有顯著影響的計算高度進行修正，提出機車車輛一、二系彈簧橫向剛度計算的有效方法。針對我國機車車輛高圓簧懸掛系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點，首次導(dǎo)出高圓簧一端或兩端加圓形或回轉(zhuǎn)式橡膠墊系統(tǒng)和并聯(lián)高圓簧一端或兩端加圓形橡膠墊系統(tǒng)橫

4、向剛度計算的直接解法。基于復(fù)合彈簧系統(tǒng)的失穩(wěn)機理和壓桿穩(wěn)定性理論，提出復(fù)合彈簧系統(tǒng)穩(wěn)定性評定方法——剛度法，將復(fù)合彈簧系統(tǒng)橫向剛度分析和穩(wěn)定性評定方法有機地結(jié)合起來，有效地解決了此類問題的理論分析，試驗結(jié)果驗證了理論分析方法的正確性。并引入彈性體動力學(xué)分析，反映懸掛系統(tǒng)橫向剛度的非線性特點。 根據(jù)高速列車輪軌系統(tǒng)激擾頻率范圍寬廣的顯著特點，將鐵道機車車輛系統(tǒng)的車軸和鐵路線路處理為彈性體，車輪和軸箱簡化為集中質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量，用Ti