基于UIC标准的某转向架构架可靠性及可靠性灵敏度分析

论文摘要

转向架构架是转向架最关键的零部件之一,是转向架其它零部件的安装基础。动车组动力转向架构架不但要支撑车体、电机及各种零部件,而且需要传递车体与轮对之间的牵引力、制动力等各种横向、垂向和纵向力,其可靠性直接影响动车的性能和安全性。转向架构架的结构、工作状态、工作环境都十分复杂,同时,由于转向架构架的材料属性和所承受的载荷具有随机变化的性质,这样就导致了具有随机参数的、承受随机载荷的随机结构系统,而转向架构架的破坏往往导致灾难性的后果,因此研究转向架构架的可靠性问题有着十分重要的理论意义和工程使用价值。本文在广泛吸取国内外机械强度设计以及可靠性灵敏度设计研究成果的基础上,在保障高速列车运行安全可靠的前提下,对在随机载荷作用下的动车组转向架构架的可靠性及可靠性灵敏度问题做了深入地分析,具体内容如下：（1）利用仿真分析软件对转向架构架进行了三维实体建模。模型建立后,利用HyperMesh有限元前处理软件划分网格,建立有限元模型。（2）对转向架构架进行静强度分析。根据国际铁路联盟UIC615-4标准确定载荷和边界条件,划分为超常载荷和模拟运营载荷两种工况进行静强度分析,通过分析结果获知各工况下最大应力所在位置。（3）随机有限元法和响应面法是目前解决复杂结构可靠性问题的常用方法,本文提出了随机有限元法和响应面法相结合的转向架构架可靠性分析方法,充分利用Kriging模型的逼近功能拟合转向架构架应力响应与随机变量之间的函数关系式。（4）结合随机摄动法、可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度方法,应用四阶矩技术以及Edgeworth级数,讨论了任意分布参数下转向架构架的可靠性与可靠性灵敏度问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及其研究意义
• 1.2 结构可靠性研究的发展与现状
• 1.2.1 可靠性研究发展历程
• 1.2.2 可靠性研究现状
• 1.3 国内外铁路机车车辆可靠性研究现状
• 1.4 本文主要研究的工作
• 第2章 可靠性与Metamodel的基本理论
• 2.1 引言
• 2.2 数学基础
• 2.2.1 Kronecker代数理论简介
• 2.2.2 二阶矩和四阶矩技术
• 2.2.3 Edgeworth级数
• 2.3 可靠性基本理论与设计方法
• 2.3.1 可靠性基本概念
• 2.3.2 可靠度与可靠性指标
• 2.3.3 可靠度计算方法
• 2.3.4 可靠性灵敏度设计方法
• 2.4 Metamodel基本理论
• 2.4.1 Metamodel概述
• 2.4.2 元模型种类
• 2.5 本章小结
• 第3章 转向架构架有限元分析与试验设计
• 3.1 引言
• 3.2 有限元基本理论
• 3.3 转向架构架结构
• 3.4 转向架构架有限元模型
• 3.4.1 几何模型
• 3.4.2 有限元模型
• 3.4.3 边界条件
• 3.5 转向架构架有限元分析
• 3.5.1 国际铁路联盟UIC标准
• 3.5.2 施加载荷
• 3.5.3 转向架构架静强度分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 转向架构架可靠性灵敏度设计
• 4.1 引言
• 4.2 iSIGHT试验设计
• 4.2.1 iSIGHT软件介绍
• 4.2.2 iSIGHT集成试验设计步骤
• 4.3 功能函数的拟合
• 4.4 基于四阶矩法的转向架构架可靠性分析
• 4.5 任意分布参数的转向架构架可靠性灵敏度设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间获奖情况