多轴随机振动疲劳预测与加速疲劳试验研究

发布时间：2024-06-04 06:03

　　近年来,轨道交通行业发展迅速,铁路运营环境复杂多变,列车运行速度日益提高,使得车辆悬挂设备承受的多轴随机振动载荷急剧增加,发生疲劳失效的可能性日益增大,严重危害乘客与行车安全。因此,准确高效地预测随机振动疲劳寿命具有重要的工程实际意义。目前较为常用的两种预测结构疲劳寿命的方法为疲劳试验与仿真分析,本文以地铁车辆天线支架结构为例,分别从试验和仿真两个方面进行随机振动疲劳寿命预测。首先,根据地铁车辆的实际运行情况,设计地铁车辆中两种不同天线支架结构的线路试验方案,分别测得两种结构的线路运行加速度与动应力数据,计算危险测点的疲劳损伤,发现原始结构寿命较低,不能满足运行要求,结构改进后即满足设计要求。其次,为验证天线支架改进结构的疲劳可靠性,处理线路测试数据并设计台架试验。根据线路测得加速度数据,在时域内采用时域多通道损伤关联法,得到适用于台架试验的道路模拟试验谱,加速效率达到46.38%;在频域内基于疲劳损伤等效原则,计算各工况下的疲劳损伤谱,得到结构在服役寿命内的累积疲劳损伤谱,等效加速为5小时的加速试验谱。然后,在振动台上依次进行各轴向扫频试验、道路模拟试验、标准谱试验、加速谱试验。通过...

【文章页数】：96 页

【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究目的和意义
    1.2 疲劳理论研究进展
        1.2.1 单轴向疲劳分析方法
        1.2.2 多轴向疲劳分析方法
        1.2.3 临界面法的研究现状
    1.3 振动疲劳试验研究进展
        1.3.1 单轴向振动试验研究
        1.3.2 多轴向振动试验研究
    1.4 载荷谱编辑研究进展
        1.4.1 时域内载荷谱编辑
        1.4.2 频域内载荷谱编辑
    1.5 本文研究主要内容及研究路线
        1.5.1 主要研究内容
        1.5.2 技术路线
第2章 随机振动理论与加速试验谱编制方法
    2.1 随机过程基础理论
        2.1.1 随机过程
        2.1.2 平稳随机过程功率谱密度函数
    2.2 疲劳累积损伤理论
    2.3 材料疲劳性能
    2.4 加速试验谱编制方法
        2.4.1 时域缩减方法
        2.4.2 频域加速方法
    2.5 多轴随机振动疲劳分析方法
        2.5.1 时域分析方法
        2.5.2 频域分析方法
    2.6 基于临界面法的多轴频域疲劳预测
        2.6.1 临界面位置
        2.6.2 基于临界面的多轴疲劳失效准则
        2.6.3 最大方差法确定临界面位置
    2.7 本章小结
第3章 多轴随机振动加速试验研究
    3.1 线路试验研究
        3.1.1 试验设计
        3.1.2 处理采集数据
        3.1.3 结果分析
    3.2 载荷谱编辑
        3.2.1 时域多通道损伤关联编辑
        3.2.2 频域合成加速试验谱
    3.3 台架试验研究
        3.3.1 试验设计
        3.3.2 扫频试验
        3.3.3 道路模拟试验
        3.3.4 模拟长寿命标准谱试验
        3.3.5 模拟长寿命加速谱试验
    3.4 本章小结
第4章 天线支架疲劳寿命计算分析
    4.1 天线支架结构
        4.1.1 有限元模型
        4.1.2 材料机械性能
    4.2 模态分析
    4.3 频域疲劳寿命预测
        4.3.1 单轴加载激励谱计算频域累积损伤
        4.3.2 单轴谐响应分析计算频域累积损伤
        4.3.3 多轴加载激励谱计算多轴疲劳损伤
        4.3.4 基于临界面法计算频域多轴疲劳损伤
    4.4 试验与仿真疲劳损伤对比
        4.4.1 单轴向疲劳损伤对比
        4.4.2 单轴损伤累积与多轴损伤对比
    4.5 本章小结
结论与展望
    本文结论与贡献
    研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及参加的科研项目
    1.发表的论文
    2.参加的科研项目



本文编号：3988975