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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。
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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
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中图分类: > 交通运输 > 铁路运输 > 车辆工程 > 货车 > 专用货车
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