高频激励下构架动应力响应与损伤研究
发布时间：2022-02-19 18:07
随着我国列车运行速度的不断提高和运营里程的增加,车辆各个结构部件之间的振动加剧,高速列车车轮因钢轨波磨、轨缝冲击、钢轨打磨刀痕等线路异常磨耗的原因,会在磨耗的不同阶段产生不同阶数与幅值的多边形,引起较高的激励频率,并接近构架某些部位的固有频率,易导致结构产生谐振或局部共振,增大构架上的动应力响应,降低构架使用寿命。本论文以CR400BF动车组转向架动车构架为研究对象,通过对构架应变模态仿真和小滚轮高频激扰的台架试验,进行如下研究:（1）建立构架约束状态的有限元模型,进行应变模态的仿真计算,分析各阶模态的方向应变与振型,得出构架应变强响应位置与频率,为台架试验贴片位置的选取提供参考。（2）梳理典型线路轮轨激励的特征频率以及车轮多边形的幅值范围,制定了利用小滚轮进行高频激扰的试验方案;结合构架应变模态分析以及线路实测动应力结果,确定了构架测点部位;完成了模拟不同静态加载、不同多边形幅值、不同构架端部结构下的小滚轮高频激扰台架试验,并通过实时采集获得了各试验工况下构架各测点的动应力。（3）分析对比不同静态加载、不同多边形幅值、构架端部有无辅助安装座下构架各测点等效应力,得到各工况下构架动应力...
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 发展现状
1.2.1 动车组高频振动研究
1.2.2 振动疲劳寿命研究
1.3 本文研究内容
2 应变模态分析
2.1 有限元模型
2.1.1 有限元基本理论
2.1.2 有限元模型的建立
2.2 应变模态原理
2.3 应变模态分析结果
2.4 本章小结
3 小滚轮高频激扰台架试验
3.1 台架试验简介
3.1.1 测点布置
3.1.2 测试设备与方法
3.1.3 组桥方式
3.1.4 小滚轮多边形
3.1.5 典型线路轮轨激励的特征频率
3.2 试验条件与工况
3.3 时域分析方法
3.3.1 数据处理流程
3.3.2 S-N曲线
3.3.3 Miner线性累积损伤理论
3.3.4 等效应力计算
3.4 频域分析方法
3.4.1 傅里叶变换
3.4.2 短时傅里叶变换
3.5 本章小结
4 高频激励下构架典型区域应力响应
4.1 不同静态加载对比
4.1.1 弹簧套筒区
4.1.2 制动吊座区
4.1.3 重点测点区
4.2 小滚轮多边形幅值对比
4.2.1 弹簧套筒区
4.2.2 制动吊座区
4.2.3 重点测点区
4.3 有无辅助安装座对比
4.3.1 弹簧套筒区
4.3.2 制动吊座区
4.3.3 重点测点区
4.4 应力强响应部位时域与频域信号分析
4.4.1 制动吊座管梁与制动缸吊座焊缝(测点D2)
4.4.2 转臂定位座上端头与侧梁下盖板内侧焊缝(测点D5)
4.4.3 制动吊座管梁与制动夹钳吊臂焊缝(测点D13-2)
4.4.4 侧梁端部内侧筋板与侧梁帽筒焊缝(测点D58)
4.4.5 侧梁帽筒与侧梁端部外侧立板焊缝(测点D71-2)
4.4.6 抗侧滚扭杆座与筋板焊缝(测点D78-2)
4.5 台架试验与应变模态仿真结果对比
4.6 台架试验与线路动应力测试结果对比
4.7 本章小结
5 频域损伤评估
5.1 功率谱密度
5.2 信号类型的识别
5.3 频域内损伤评估方法
5.3.1 窄带法
5.3.2 Dirlik随机疲劳损伤公式
5.4 频域内损伤评估
5.4.1 分析流程
5.4.2 评估结果
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录A
附录B
附录C
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金车体搭接塞焊结构有限元建模方法研究[J]. 刘沛,米彩盈. 铁道机车车辆. 2019(01)
[2]我国机车车辆技术的发展与展望[J]. 申瑞源. 铁道学报. 2019(01)
[3]基于nCodeDesignlife的电池箱疲劳寿命研究[J]. 冷晓伟,戴作强,郑莉莉,赵清海,任可美. 客车技术与研究. 2018(03)
[4]CRH 3型动车组车轮多边形影响因素及抑制措施研究[J]. 徐守涛. 科学技术创新. 2018(14)
[5]转向架安全吊装结构的断裂原因及改进对策[J]. 张相宁,李建锋,刘东亮,贾尚帅,李明高,孙晖东,郭涛,高峰. 中国铁道科学. 2018(02)
[6]车轮非圆化磨耗问题研究进展[J]. 金学松,吴越,梁树林,温泽峰. 西南交通大学学报. 2018(01)
[7]高速动车组车轮多边形影响因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李晓峰,崔利通. 中国铁路. 2017(11)
[8]基于短时测量数据的战术导弹结构疲劳特性预示方法研究[J]. 王亮,周剑波,李璞,蔡毅鹏,孙学麒,南宫自军. 兵器装备工程学报. 2017(07)
[9]飞机结构振动疲劳寿命频域预估方法研究[J]. 周敏亮,陈忠明,邓吉宏,施荣明. 飞机设计. 2017(03)
[10]应力和加载频率对疲劳寿命的影响[J]. 戴婷. 广州化学. 2017(02)
博士论文
[1]高速列车车轮不圆机理及影响研究[D]. 袁雨青.北京交通大学 2016
[2]机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D]. 阳光武.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]轮对多边形磨损对高速列车转向架悬吊部件振动影响研究[D]. 孟祥雷.湖南大学 2018
[2]北京地铁2号线车辆转向架构架载荷测试与研究[D]. 张立.北京交通大学 2017
[3]中国标准动车组动车转向架构架结构疲劳可靠性研究[D]. 李丛珊.北京交通大学 2018
[4]高速转向架构架疲劳强度研究[D]. 张勇阳.西南交通大学 2016
[5]动车组轮轴服役跟踪测试方法研究[D]. 张骋.北京交通大学 2016
[6]高速列车构架应变模态分析与改进[D]. 王珊.北京交通大学 2016
[7]70%低地板转向架构架强度分析与试验研究[D]. 付媛媛.北京交通大学 2014
[8]C70型通用货车载荷谱测试与研究[D]. 陈晟.北京交通大学 2014
[9]工程钻机桅杆载荷谱的试验研究[D]. 陈璨.北京交通大学 2014
[10]高速列车载荷频率及载荷谱特性研究[D]. 刘永乾.北京交通大学 2012
本文编号：3633371
【文章来源】：北京交通大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 选题背景与意义
1.2 发展现状
1.2.1 动车组高频振动研究
1.2.2 振动疲劳寿命研究
1.3 本文研究内容
2 应变模态分析
2.1 有限元模型
2.1.1 有限元基本理论
2.1.2 有限元模型的建立
2.2 应变模态原理
2.3 应变模态分析结果
2.4 本章小结
3 小滚轮高频激扰台架试验
3.1 台架试验简介
3.1.1 测点布置
3.1.2 测试设备与方法
3.1.3 组桥方式
3.1.4 小滚轮多边形
3.1.5 典型线路轮轨激励的特征频率
3.2 试验条件与工况
3.3 时域分析方法
3.3.1 数据处理流程
3.3.2 S-N曲线
3.3.3 Miner线性累积损伤理论
3.3.4 等效应力计算
3.4 频域分析方法
3.4.1 傅里叶变换
3.4.2 短时傅里叶变换
3.5 本章小结
4 高频激励下构架典型区域应力响应
4.1 不同静态加载对比
4.1.1 弹簧套筒区
4.1.2 制动吊座区
4.1.3 重点测点区
4.2 小滚轮多边形幅值对比
4.2.1 弹簧套筒区
4.2.2 制动吊座区
4.2.3 重点测点区
4.3 有无辅助安装座对比
4.3.1 弹簧套筒区
4.3.2 制动吊座区
4.3.3 重点测点区
4.4 应力强响应部位时域与频域信号分析
4.4.1 制动吊座管梁与制动缸吊座焊缝(测点D2)
4.4.2 转臂定位座上端头与侧梁下盖板内侧焊缝(测点D5)
4.4.3 制动吊座管梁与制动夹钳吊臂焊缝(测点D13-2)
4.4.4 侧梁端部内侧筋板与侧梁帽筒焊缝(测点D58)
4.4.5 侧梁帽筒与侧梁端部外侧立板焊缝(测点D71-2)
4.4.6 抗侧滚扭杆座与筋板焊缝(测点D78-2)
4.5 台架试验与应变模态仿真结果对比
4.6 台架试验与线路动应力测试结果对比
4.7 本章小结
5 频域损伤评估
5.1 功率谱密度
5.2 信号类型的识别
5.3 频域内损伤评估方法
5.3.1 窄带法
5.3.2 Dirlik随机疲劳损伤公式
5.4 频域内损伤评估
5.4.1 分析流程
5.4.2 评估结果
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
附录A
附录B
附录C
作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金车体搭接塞焊结构有限元建模方法研究[J]. 刘沛,米彩盈. 铁道机车车辆. 2019(01)
[2]我国机车车辆技术的发展与展望[J]. 申瑞源. 铁道学报. 2019(01)
[3]基于nCodeDesignlife的电池箱疲劳寿命研究[J]. 冷晓伟,戴作强,郑莉莉,赵清海,任可美. 客车技术与研究. 2018(03)
[4]CRH 3型动车组车轮多边形影响因素及抑制措施研究[J]. 徐守涛. 科学技术创新. 2018(14)
[5]转向架安全吊装结构的断裂原因及改进对策[J]. 张相宁,李建锋,刘东亮,贾尚帅,李明高,孙晖东,郭涛,高峰. 中国铁道科学. 2018(02)
[6]车轮非圆化磨耗问题研究进展[J]. 金学松,吴越,梁树林,温泽峰. 西南交通大学学报. 2018(01)
[7]高速动车组车轮多边形影响因素及抑制措施研究[J]. 宋春元,沈文林,李晓峰,崔利通. 中国铁路. 2017(11)
[8]基于短时测量数据的战术导弹结构疲劳特性预示方法研究[J]. 王亮,周剑波,李璞,蔡毅鹏,孙学麒,南宫自军. 兵器装备工程学报. 2017(07)
[9]飞机结构振动疲劳寿命频域预估方法研究[J]. 周敏亮,陈忠明,邓吉宏,施荣明. 飞机设计. 2017(03)
[10]应力和加载频率对疲劳寿命的影响[J]. 戴婷. 广州化学. 2017(02)
博士论文
[1]高速列车车轮不圆机理及影响研究[D]. 袁雨青.北京交通大学 2016
[2]机车车辆零部件的疲劳寿命预测仿真[D]. 阳光武.西南交通大学 2005
硕士论文
[1]轮对多边形磨损对高速列车转向架悬吊部件振动影响研究[D]. 孟祥雷.湖南大学 2018
[2]北京地铁2号线车辆转向架构架载荷测试与研究[D]. 张立.北京交通大学 2017
[3]中国标准动车组动车转向架构架结构疲劳可靠性研究[D]. 李丛珊.北京交通大学 2018
[4]高速转向架构架疲劳强度研究[D]. 张勇阳.西南交通大学 2016
[5]动车组轮轴服役跟踪测试方法研究[D]. 张骋.北京交通大学 2016
[6]高速列车构架应变模态分析与改进[D]. 王珊.北京交通大学 2016
[7]70%低地板转向架构架强度分析与试验研究[D]. 付媛媛.北京交通大学 2014
[8]C70型通用货车载荷谱测试与研究[D]. 陈晟.北京交通大学 2014
[9]工程钻机桅杆载荷谱的试验研究[D]. 陈璨.北京交通大学 2014
[10]高速列车载荷频率及载荷谱特性研究[D]. 刘永乾.北京交通大学 2012
本文编号：3633371
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