随机载荷下CRH5型动车组车轮疲劳可靠性研究
发布时间：2021-10-15 19:33
高速动车组的运行速度越来越快,线路环境越来越严酷,而车轮是高速动车组关键零部件之一,对其安全性和可靠性的要求也越来越高。疲劳损伤作为车轮重要损伤形式之一,对车轮的寿命起着决定性作用。为保证车轮的疲劳性能满足使用条件,最大限度利用车轮,需要研究车轮的疲劳可靠性,且需要在满足疲劳可靠性前提下制定出车轮镟修策略,为延长车轮使用寿命提供依据。利用CRH5型动车组及哈大线铁轨的各项参数,考虑低温条件对CRH5型动车组转向架悬挂的影响,建立车辆-轨道动力学模型,获得三种典型工况下车轮载荷谱;建立轮轨接触有限元模型,分析不同载荷下车轮的应力响应,确定车轮危险点位置及应力随载荷变化的规律;提取车轮危险点同圆周上的点,得到车轮旋转一周时危险点应力历程。利用载荷与应力的近似线性关系,对载荷与应力进行线性回归处理,得到车轮危险点对应的应力。利用Goodman平均应力修正方法对危险点应力进行修正,得到车轮危险点等效应力幅;利用材料S-N特性曲线将应力转换为等效损伤,得到三种工况下对应的等效损伤分布。利用中心极限定理及样本均值的抽样分布计算出车轮疲劳可靠性。利用镟修时危险点移动路径上的点为研究对象,计算各点在镟...
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
998年德国高速列车脱轨事故
高速铁路已经覆盖了我国大部分地区。我国的欧亚高铁、中亚高铁以及泛亚高铁战略计划己经初具雏形，这意味着我国高速铁路已开始走向国际化[1, 2]。在享受高速铁路带来便利的同时不能忽略其安全问题。1998 年，当时世界上最快的、以舒适、豪华、安全而闻名世界的德国 ICE884 次高速列车发生了特别严重的列车脱轨事故。当时车上载有上百名乘客，在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，以高达 200km/h 的速度冲出轨道并撞在了桥梁，列车被完全摧毁，造成 101 人死亡（图 1）；2005 年，日本一辆列车在曲线轨道上未及时减速导致出轨事故，造成 107 人死亡，500 多人受伤（图 2）；2011 年，北京南站开出的D301次列车与杭州站开出的D3115次列车发生了高速动车组车辆追尾事故。在该次事故中，总共有六节车厢脱轨，伤亡人数高达 200 多人（图 3）；2015 年，法国一辆高速列车沿高速测试线路行驶经过一座桥梁时突然出轨，导致 10 人死亡，32 人受伤（图 4）。因此研究车辆结构性能，保障列车安全运行具有重要意义。
图 1.3 2011 年中国动车组追尾事故 图 1.4 2015 年法国高速列车脱轨事故2012 年，我国哈尔滨至大连的客运专线（CRH5 型动车组）正式投入使用。这条高速铁路线路的环境温度最低为-40℃，最高达到+40℃，最高的运营速度达到 300km/h。恶劣的运行环境对车辆的稳定性、安全性有着更高的要求，高速动车组车轮的性能直接决定了整车的安全性。因此，开展 CRH5 型动车组车轮疲劳可靠性研究具有重要意义[3]。1.2 国内外研究现状1.2.1 车轮主要损伤形式车轮在行进过程中受到摩擦、振动及各类应力的综合作用，车轮上会产生多种表面或内部损伤。主要的损伤形式有轮辋疲劳、磨耗、热损伤、辐板裂纹、踏面剥离及崩裂等。绝大部分损伤都发生在轮辋、轮缘、辐板和踏面上。如图 1.5所示[4]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]车轮材料特性对轮轨磨损与疲劳性能影响的研究[J]. 陈水友,刘吉华,郭俊,王文健,刘启跃. 摩擦学学报. 2015(05)
[2]中国高铁“走出去”面临的机遇与挑战[J]. 李继宏. 对外经贸实务. 2015(01)
[3]CRH5拖车动力学性能分析[J]. 刘宇,王自力. 华东交通大学学报. 2014(01)
[4]CRH3C型动车组薄轮缘车轮外形设计与运用[J]. 董孝卿,王悦明,任尊松,王林栋,刘会英. 铁道学报. 2014(02)
[5]XP55-28经济型镟修踏面外形设计及动力学性能验证[J]. 李秋泽,孙守光,谌亮,张英春,王安国,任尊松. 铁道学报. 2013(01)
[6]高速动车组车轮踏面镟修策略研究[J]. 董孝卿,王悦明,王林栋,刘会英,宋国良. 中国铁道科学. 2013(01)
[7]基于高斯过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化[J]. 许宏,员华,王凌,那文波,徐文彬,李运堂. 机械工程学报. 2010(24)
[8]车轮轮辋疲劳裂纹及掉块分析研究[J]. 涂富田,张弘. 铁道技术监督. 2006(04)
[9]修理用统一型薄轮缘车轮踏面外形[J]. В.В.НОВИКОВ,胥金荣. 国外铁道车辆. 2002(03)
[10]发展中的我国动车组[J]. 傅小日. 铁道车辆. 2000(S1)
博士论文
[1]基于实测载荷谱的重载货车车钩疲劳可靠性研究[D]. 薛海.北京交通大学 2017
[2]全海深载人潜水器载人舱的疲劳可靠性研究[D]. 王莹莹.中国舰船研究院 2017
[3]高速铁路车轮钢磨损和滚动接触疲劳性能的改善方法研究[D]. 曾东方.西南交通大学 2017
[4]板式无砟轨道结构疲劳可靠性分析方法及其应用研究[D]. 欧祖敏.东南大学 2016
[5]车轮材料滚动磨损与接触疲劳损伤行为的试验研究[D]. 周桂源.西南交通大学 2015
[6]货车车轮辐板孔裂纹及其运用安全性研究[D]. 田军.北京交通大学 2014
[7]典型动车组拖车轮对的疲劳可靠性分析[D]. 梁红琴.西南交通大学 2014
[8]高速铁路产业发展政策研究[D]. 赵庆国.江西财经大学 2013
[9]轮轨滚动接触弹塑性分析及疲劳损伤研究[D]. 肖乾.中国铁道科学研究院 2012
[10]铁道客车转向架焊接构架疲劳可靠性研究[D]. 卢耀辉.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]动车组受电弓疲劳可靠性分析[D]. 胡明广.大连交通大学 2017
[2]CRH6动车组轮轴载荷谱与应力谱的试验研究[D]. 周康.北京交通大学 2017
[3]基于路面激励的客车骨架振动疲劳可靠性研究[D]. 张茜.长安大学 2017
[4]CRH5型动车组轮轨滚动接触行为及疲劳寿命研究[D]. 杨大巍.兰州理工大学 2017
[5]基于SMDP的高速动车组车轮镟修策略研究[D]. 李兵.北京交通大学 2017
[6]基于数据智能分析的列车车轮磨耗预测与镟修策略研究[D]. 华莎.南京航空航天大学 2017
[7]高速动车组车轮疲劳裂纹研究[D]. 郭伟杰.太原理工大学 2016
[8]CRH2型高速动车组车轮镟修策略的研究[D]. 庞松林.北京交通大学 2016
[9]含夹杂物动车组车轮轮辋疲劳分析[D]. 蔡丽.浙江理工大学 2016
[10]CRH5型动车组轮轨磨损及疲劳性能研究[D]. 杨柳青.浙江理工大学 2016
本文编号：3438508
【文章来源】：浙江理工大学浙江省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
998年德国高速列车脱轨事故
高速铁路已经覆盖了我国大部分地区。我国的欧亚高铁、中亚高铁以及泛亚高铁战略计划己经初具雏形，这意味着我国高速铁路已开始走向国际化[1, 2]。在享受高速铁路带来便利的同时不能忽略其安全问题。1998 年，当时世界上最快的、以舒适、豪华、安全而闻名世界的德国 ICE884 次高速列车发生了特别严重的列车脱轨事故。当时车上载有上百名乘客，在运行至距汉诺威东北方向附近的小镇埃舍德时，以高达 200km/h 的速度冲出轨道并撞在了桥梁，列车被完全摧毁，造成 101 人死亡（图 1）；2005 年，日本一辆列车在曲线轨道上未及时减速导致出轨事故，造成 107 人死亡，500 多人受伤（图 2）；2011 年，北京南站开出的D301次列车与杭州站开出的D3115次列车发生了高速动车组车辆追尾事故。在该次事故中，总共有六节车厢脱轨，伤亡人数高达 200 多人（图 3）；2015 年，法国一辆高速列车沿高速测试线路行驶经过一座桥梁时突然出轨，导致 10 人死亡，32 人受伤（图 4）。因此研究车辆结构性能，保障列车安全运行具有重要意义。
图 1.3 2011 年中国动车组追尾事故 图 1.4 2015 年法国高速列车脱轨事故2012 年，我国哈尔滨至大连的客运专线（CRH5 型动车组）正式投入使用。这条高速铁路线路的环境温度最低为-40℃，最高达到+40℃，最高的运营速度达到 300km/h。恶劣的运行环境对车辆的稳定性、安全性有着更高的要求，高速动车组车轮的性能直接决定了整车的安全性。因此，开展 CRH5 型动车组车轮疲劳可靠性研究具有重要意义[3]。1.2 国内外研究现状1.2.1 车轮主要损伤形式车轮在行进过程中受到摩擦、振动及各类应力的综合作用，车轮上会产生多种表面或内部损伤。主要的损伤形式有轮辋疲劳、磨耗、热损伤、辐板裂纹、踏面剥离及崩裂等。绝大部分损伤都发生在轮辋、轮缘、辐板和踏面上。如图 1.5所示[4]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]车轮材料特性对轮轨磨损与疲劳性能影响的研究[J]. 陈水友,刘吉华,郭俊,王文健,刘启跃. 摩擦学学报. 2015(05)
[2]中国高铁“走出去”面临的机遇与挑战[J]. 李继宏. 对外经贸实务. 2015(01)
[3]CRH5拖车动力学性能分析[J]. 刘宇,王自力. 华东交通大学学报. 2014(01)
[4]CRH3C型动车组薄轮缘车轮外形设计与运用[J]. 董孝卿,王悦明,任尊松,王林栋,刘会英. 铁道学报. 2014(02)
[5]XP55-28经济型镟修踏面外形设计及动力学性能验证[J]. 李秋泽,孙守光,谌亮,张英春,王安国,任尊松. 铁道学报. 2013(01)
[6]高速动车组车轮踏面镟修策略研究[J]. 董孝卿,王悦明,王林栋,刘会英,宋国良. 中国铁道科学. 2013(01)
[7]基于高斯过程的地铁车辆轮对磨耗建模及其镟修策略优化[J]. 许宏,员华,王凌,那文波,徐文彬,李运堂. 机械工程学报. 2010(24)
[8]车轮轮辋疲劳裂纹及掉块分析研究[J]. 涂富田,张弘. 铁道技术监督. 2006(04)
[9]修理用统一型薄轮缘车轮踏面外形[J]. В.В.НОВИКОВ,胥金荣. 国外铁道车辆. 2002(03)
[10]发展中的我国动车组[J]. 傅小日. 铁道车辆. 2000(S1)
博士论文
[1]基于实测载荷谱的重载货车车钩疲劳可靠性研究[D]. 薛海.北京交通大学 2017
[2]全海深载人潜水器载人舱的疲劳可靠性研究[D]. 王莹莹.中国舰船研究院 2017
[3]高速铁路车轮钢磨损和滚动接触疲劳性能的改善方法研究[D]. 曾东方.西南交通大学 2017
[4]板式无砟轨道结构疲劳可靠性分析方法及其应用研究[D]. 欧祖敏.东南大学 2016
[5]车轮材料滚动磨损与接触疲劳损伤行为的试验研究[D]. 周桂源.西南交通大学 2015
[6]货车车轮辐板孔裂纹及其运用安全性研究[D]. 田军.北京交通大学 2014
[7]典型动车组拖车轮对的疲劳可靠性分析[D]. 梁红琴.西南交通大学 2014
[8]高速铁路产业发展政策研究[D]. 赵庆国.江西财经大学 2013
[9]轮轨滚动接触弹塑性分析及疲劳损伤研究[D]. 肖乾.中国铁道科学研究院 2012
[10]铁道客车转向架焊接构架疲劳可靠性研究[D]. 卢耀辉.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]动车组受电弓疲劳可靠性分析[D]. 胡明广.大连交通大学 2017
[2]CRH6动车组轮轴载荷谱与应力谱的试验研究[D]. 周康.北京交通大学 2017
[3]基于路面激励的客车骨架振动疲劳可靠性研究[D]. 张茜.长安大学 2017
[4]CRH5型动车组轮轨滚动接触行为及疲劳寿命研究[D]. 杨大巍.兰州理工大学 2017
[5]基于SMDP的高速动车组车轮镟修策略研究[D]. 李兵.北京交通大学 2017
[6]基于数据智能分析的列车车轮磨耗预测与镟修策略研究[D]. 华莎.南京航空航天大学 2017
[7]高速动车组车轮疲劳裂纹研究[D]. 郭伟杰.太原理工大学 2016
[8]CRH2型高速动车组车轮镟修策略的研究[D]. 庞松林.北京交通大学 2016
[9]含夹杂物动车组车轮轮辋疲劳分析[D]. 蔡丽.浙江理工大学 2016
[10]CRH5型动车组轮轨磨损及疲劳性能研究[D]. 杨柳青.浙江理工大学 2016
本文编号：3438508
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