C70铁路货车关键部件的疲劳应力计算

论文摘要

围绕铁路C70货车的轮-轴、摇枕和侧架三大关键部件的疲劳载荷谱和疲劳应力谱,开展了较深入研究。C70货车是一种23t轴重的货车,中国目前的主型货车,于2005投产并取代原21t轴重货车在全中国铁路网运行。针对C70货车运营范围广,服役条件复杂,线路测试难以获得可信的载荷谱,以及常规动力学模拟对载荷预测的准确性较差的困难,提出了线路测试、虚拟动力学参数仿真模拟技术、线路分级与抽样组合等方法相结合,构建复杂服役环境下铁道车辆关键部件疲劳载荷谱的方法,完成了C70货车三大关键部件疲劳载荷谱的构建。针对现有结构疲劳应力谱计算法中以完全弹性假设为基础的准静态法准确性很差,而瞬态法计算量大,难以推广应用的问题,提出了以弹塑性计算为基础,利用二次多项式回归函数映射疲劳载荷谱到结构考察部位的应力谱的方法,为结构疲劳应力谱的计算提供了一种新方法,完成了C70货车关键部位的疲劳应力计算工作。该项工作为复杂服役环境下铁道车辆关键部件的疲劳断裂可靠性研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 现状
• 1.2.1 载荷谱
• 1.2.2 疲劳应力计算及处理
• 1.3 本文工作
• 第2章 疲劳载荷谱
• 2.1 铁路线路等级划分方案
• 2.2 代表线路的构成要素统计
• 2.2.1 京广线北京—武汉段
• 2.2.2 襄渝线
• 2.2.3 成昆线
• 2.3 构成要素的载荷谱
• 2.3.1 关键部件载荷谱的关系
• 2.3.2 直道-速度元素
• 2.3.3 弯道-半径-速度元素
• 2.3.4 道岔元素
• 2.3.5 制动元素
• 2.3.6 轨接头元素
• 2.3.7 桥梁元素
• 2.4 轮-轴的疲劳载荷谱
• 2.4.1 轮-轴的力学模型
• 2.4.2 轮-轴载荷谱的组合形式
• 2.4.3 轮轴的疲劳载荷谱
• 2.5 摇枕的疲劳载荷谱
• 2.5.1 摇枕的力学模型
• 2.5.2 摇枕载荷谱的组合形式
• 2.5.3 摇枕的疲劳载荷潜
• 2.6 侧架的疲劳载荷谱
• 2.6.1 侧架的力学模型
• 2.6.2 侧架载荷谱的组合形式
• 2.6.3 侧架的疲劳载荷谱
• 2.7 小结
• 第3章 疲劳应力
• 3.1 疲劳应力
• 3.1.1 概念
• 3.1.2 结构疲劳应力计算的新方法
• 3.1.3 当量疲劳应力
• 3.2 轮-轴疲劳应力
• 3.2.1 力学加载模型
• 3.2.2 有限元模型
• 3.2.3 材料参数
• 3.2.4 轮-轴机械应力
• 3.2.5 制动热应力
• 3.2.6 考核部位当量应力
• 3.3 摇枕疲劳应力
• 3.3.1 力学模型
• 3.3.2 有限元模型
• 3.3.3 材料参数
• 3.3.4 考核部位与传递函数确定
• 3.3.5 考核部位的疲劳当量应力
• 3.4 侧架疲劳应力
• 3.4.1 力学模型
• 3.4.2 有限元模型
• 3.4.3 材料参数
• 3.4.4 考核部位与传递函数确定
• 3.4.5 考核部位的疲劳当量应力
• 3.5 小结
• 总结
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文