重载货车车钩疲劳寿命预测方法的研究

论文摘要

由于中国经济的快速发展,对煤炭能源的需求日趋扩大,同时在中国铁路重载提速政策的引导下,重要的运煤专线大秦线于2006年开行了2万吨重载列车。随着运载量的增加,列车运行的工况更加复杂,钩缓装置的使用环境愈加恶劣。由检修结果发现,车钩、钩尾框在较短的使用时间内出现较多裂纹,疲劳破坏是钩缓系统零件主要的破坏形式。因此,对运行于2万吨重载下列车的车钩、钩舌进行疲劳寿命预测具有重要的意义。本文以17号车钩、钩尾框为研究对象,对车钩和钩舌进行了静强度校核。根据大秦线车钩实测数据编制的载荷谱,采用局部应力应变方法对车钩零件的疲劳寿命进行的分析和预测,并与实际服役的零件寿命和台架实验结果进行对比。首先根据二维CAD图纸,采用CATIA建立三维数模,采用ANSYS Workbench软件对车钩和钩舌进行静强度校核,结果表明,危险部位与实际破坏位置基本一致。根据实测E级钢材料的拉伸试验,和弯曲疲劳实验得到的数据,以及大秦线载荷谱对车钩和钩尾框进行疲劳寿命计算。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外研究发展现状
• 1.2.1 国内研究现状
• 1.2.2 国外研究现状
• 1.3 软件简介
• 1.3.1 ANSYS Workbench 软件
• 1.3.2 FE-SAFE 软件
• 1.4 论文的主要工作
• 第二章 车钩检修状况调查
• 2.1 大秦铁路货车车钩的基本情况
• 2.2 检修结果统计
• 2.3 钩体裂纹产生位置以及原因分析
• 2.3.1 尾销孔
• 2.3.2 钩头内的牵引台
• 2.3.3 钩头钩耳外缘
• 2.4 本章小结
• 第三章 车钩材料试验及数据处理
• 3.1 E 级钢简介
• 3.2 应力-寿命（S-N）关系
• 3.3 E 级钢静力拉伸试验
• 3.4 E 级钢应力-应变关系
• 3.5 应变-寿命关系
• 3.6 FE-SAFE 中的 Brown Miller 算法
• 3.7 本章小结
• 第四章 车钩静强度分析
• 4.1 有限单元法基本概念
• 4.1.1 有限元方法原理
• 4.1.2 有限元方法一般程序
• 4.1.3 有限元方法的特点
• 4.1.4 有限元方法的发展趋势
• 4.2 车钩三维实体模型的建立
• 4.3 车钩静强度分析
• 4.3.1 钩体静强度分析
• 4.3.2 钩舌静强度分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 车钩疲劳寿命估算
• 5.1 疲劳的基本概念
• 5.1.1 疲劳的基本含义
• 5.1.2 疲劳寿命
• 5.1.3 疲劳的分类
• 5.1.4 疲劳破坏的三个阶段
• 5.1.5 疲劳破坏的特征
• 5.2 局部应力应变法估算钩体疲劳寿命
• 5.2.1 疲劳寿命的影响因素
• 5.2.2 载荷谱的确定
• 5.2.3 疲劳强度降低系数选择
• 5.2.4 疲劳损伤累计方法
• 5.2.5 车钩疲劳仿真在fe-safe 中的实现
• 5.3 车钩台架试验及结果分析
• 5.3.1 钩体疲劳强度分析
• 5.3.2 钩舌疲劳强度分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文