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大轴重货车部件强度分析与焊缝疲劳寿命预测

作　者: 周晓坤
导　师: 谢素明
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 大轴重货车焊接结构结构应力法疲劳寿命预测
分类号: U272.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 134次
引　用: 1次
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内容摘要

随着国民经济的快速发展,货物运输日趋紧张,在一定程度上已经制约了我国经济的发展。所以大轴重货车的研制开发工作日显重要。目前已投入线路中使用的重载运煤敞车,在检修中已发现焊接部位出现了疲劳裂纹问题,因此,大轴重货车的安全运行问题受到了威胁。本文分别运用名义应力法和结构应力法对装甲钢T型接头进行疲劳寿命分析,分析结果与该接头疲劳试验进行对比,发现结构应力法具有网格不敏感性,计算结果与试验值最为接近。首先,创建用于强度分析的焊接转向架的有限元模型,基于TSI转向架强度标准,确定了转向架超常载荷下的5种试验工况和模拟运营载荷下的8种试验工况；经过分析,转向架的静强度与疲劳强度满足设计要求。其次,建立包括焊缝细节在内的焊接转向架疲劳分析的有限元计算模型,基于结构应力法,采用TSI转向架试验标准中的疲劳载荷,对焊接转向架的21条关键焊缝进行疲劳寿命分析,研究发现转向架梁上4条焊缝,由于这些地方刚度不协调,结构应力值比较大,使得这些位置的疲劳寿命值较低。接着,建立包括焊缝细节在内的运煤敞车车体疲劳分析有限元计算模型,基于结构应力法,对该车体的33条关键位置的焊缝进行疲劳寿命预测,加载时采用的心盘载荷、车钩载荷和车体扭矩的线路环境载荷谱来自AAR标准。分析结果表明：车体枕梁位置处的5条焊缝,由于该处的刚度不协调,造成应力集中,使该处寿命较低。最后,在研究大轴重货车部件焊缝处结构应力变化规律的基础上,对该焊接转向架和运煤敞车车体焊缝处附近的结构进行抗疲劳设计,改进结构处的焊缝寿命得到了一定程度的提高。本文的研究工作得到了铁道部科技研究开发计划重点课题《大轴重货车焊接结构焊缝疲劳寿命研究与应用》(课题号：2009J005-C)的资助。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 课题研究的目的和意义  9-11
  1.2 大轴重货车发展现状  11-13
  1.3 货车疲劳寿命预测方法研究概况  13-16
  1.4 本文研究内容  16
  本章小结  16-17
第二章疲劳寿命预测基本方法  17-33
  2.1 基本概念  17-24
  2.2 名义应力法  24-25
  2.3 结构应力法  25-32
  2.4 多载荷通道疲劳寿命计算方法  32
  本章小结  32-33
第三章客货车转向架试验标准  33-46
  3.1 TB1335-1996转向架试验标准  33-35
  3.2 TSI转向架试验标准  35-42
  3.3 UIC615-4转向架试验标准  42-44
  3.4 各种标准的比较  44-45
  本章小结  45-46
第四章某集装箱货车3E轴焊接转向架静强度及疲劳强度分析  46-62
  4.1 转向架结构简介  46-47
  4.2 有限元模型  47-49
  4.3 计算载荷及约束条件  49-51
  4.4 静强度计算结果  51-55
  4.5 疲劳强度分析  55-61
  本章小结  61-62
第五章某集装箱货车3E轴焊接转向架焊缝疲劳寿命预测计  62-79
  5.1 计算载荷及约束条件  62-64
  5.2 疲劳寿命计算模型  64-68
  5.3 焊缝等效结构应力分析  68-73
  5.4 焊缝疲劳寿命预测  73-78
  本章小结  78-79
第六章大轴重货车部件抗疲劳设计  79-102
  6.1 重载货车车体抗疲劳设计  79-96
    6.1.1 车体焊缝疲劳寿命计算模型  79-81
    6.1.2 疲劳计算载荷  81
    6.1.3 焊缝结构应力分析  81-89
    6.1.4 基于结构应力的车体设计  89-96
  6.2 基于ASME标准的跨装式双层集装箱3E轴焊接转向架设计方案对比  96-101
    6.2.1 焊缝结构应力分析  96-97
    6.2.2 基于结构应力的转向架设计  97-101
  本章小结  101-102
结论与展望  102-104
参考文献  104-106
攻读硕士学位期间发表的学术论文  106-107
致谢  107

大轴重货车部件强度分析与焊缝疲劳寿命预测

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