铁道车辆轮轴全尺寸疲劳试验的原理性偏差研究

发布时间：2024-04-02 18:35

　　针对铁道车辆关键走行部件轮轴的结构疲劳全尺寸试验验证过程,对国内外轮轴疲劳试验标准体系进行了梳理,说明了车轴试样在偏心激振式轮轴试验台和旋转弯曲式轮轴试验台上进行试验时的原理性的差异。为了研究车轴试验应力确定过程中线性插值所导致的偏差,通过有限元软件ANSYS进行了模态分析和谐响应分析,并对比了车轴试样有限元模型在静力加载和一阶模态振型下的沿轴向的应力分布差别,然后利用试验验证了有限元分析的结果,定量分析了两种加载模式下的试验方法带来的误差,结果表明:车轴试样在偏心激振式轮轴试验台上进行试验时车轴沿轴向分布是非线性的,应变片的粘贴位置和间隔对偏心激振式轮轴疲劳试验台上的车轴试样试验应力确定影响较为明显。

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【部分图文】：

图1试验装置示意图

由表1、表2和图1可知，目前现行国内外轮轴全尺寸疲劳试验标准中关于验证轮轴疲劳强度的试验台主要有4种结构型式，在国内外最初进行轮轴全尺寸疲劳性能研究时，采用的是ABD3类试验台，其中A类试验台只能进行车轮试验，BD类试验台（旋转弯曲式试验台）可用于车轮和车轴疲劳试验，其原理较直....

图2偏心激振式轮轴疲劳试验台结构图

C类偏心激振式试验台是基于共振原理设计的轮轴疲劳试验台，结构如图2所示，其在国内外广泛运用于全尺寸车轮、车轴的疲劳试验。其主要工作原理为，将试样一端固定于基础块上，另一端连接于激振器，激振器内部有偏心质量块，电机带动偏心质量块旋转，当电机转速接近试样的一阶共振频率时，试样被激振并....

图3有限元模型

由于偏心激振式试验台激振车轴试样的一阶模态进行加载，为了研究其上车轴试样的模态特征，本节车轴试样在偏心激振式试验台上的本构关系进行分析，对车轴试样的边界条件进行合理简化，采用有限元软件进行了车轴试样的模态分析。采用实体单元建立车轮、车轴模型；为避免轮轴之间过盈压装后对车轴根部应力....

图4车轴试样前六阶模态振型

由表3和图4可知，车轴试样的一阶模态振型为车轴顶部变形量最大，向下依次减小，更高阶的模态出现车轴的中部弯曲和周向伸缩振型，与车轴试验所要求的模态振型差别较大；车轴试样的一阶模态振动频率为24.615Hz，这与实际试验过程中偏心激振式轮轴疲劳试验台上偏心激振电机的转速较为接近，验证....

本文编号：3946030