城際動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜研究.pdf

1、我國高速動車組最近十年的發(fā)展已經(jīng)舉世矚目，四橫四縱的框架基本形成。但是國內(nèi)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的設(shè)計與試驗一直沿用國際標準，還沒有形成針對我國線路條件的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜。隨著高速動車組技術(shù)的蓬勃發(fā)展，急切需要對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的載荷譜開展研究。在國內(nèi)外研究載荷譜領(lǐng)域，針對指導動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架臺架試驗的載荷譜非常少。究其原因，主要是轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的載荷復(fù)雜，相對于飛機上關(guān)鍵部件的六分力系統(tǒng)和機翼的懸臂結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是一個大型框架結(jié)構(gòu)部件，復(fù)雜的受力狀態(tài)導致

2、經(jīng)過雨流統(tǒng)計后載荷和應(yīng)力之間時序關(guān)系丟失，難以得到基于損傷一致性的載荷譜。
　　本文針對城際動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜進行了研究，建立了基于線路實測載荷及動應(yīng)力的載荷譜模型;針對城際動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架這種框架型結(jié)構(gòu)部件，研究其載荷譜的理論方法;采用直接測試獨立載荷技術(shù)，建立其分立載荷譜。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新有:
　　1.針對城際動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架這樣的復(fù)雜結(jié)構(gòu)部件，在國際上首次建立了支撐損傷一致載荷譜編制的關(guān)鍵載荷與損傷信息測試方法

3、體系;包括:面向結(jié)構(gòu)承受的全部載荷，分別建立了基于標定解耦的直接測試方法;以及編制損傷一致載荷譜所必需的載荷-應(yīng)力（損傷）傳遞系數(shù)標定方法。
　　2.在系統(tǒng)比較各種典型時域載荷識別方法的基礎(chǔ)上，就相關(guān)方法對于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷識別的適用性進行了研究。基于本研究獲取的載荷-應(yīng)力傳遞關(guān)系和實測應(yīng)力響應(yīng)，研究證實對于轉(zhuǎn)向架構(gòu)架時域載荷識別問題，采用改進截斷奇異值分解法(ITSVD)獲得的識別載荷，比其他方法獲得的結(jié)果更貼近實測載荷值;同時從

4、載荷-應(yīng)力傳遞系數(shù)角度分析了該方法的適用條件。
　　3.針對建立損傷一致載荷譜所需求解的優(yōu)化問題，在蒙特卡羅方法的基礎(chǔ)上，經(jīng)過系統(tǒng)的分析比較，確認采用拉丁超立方抽樣的擬蒙特卡羅方法在適應(yīng)性和計算效率方面優(yōu)勢明顯，為建立損傷一致載荷譜確定了適用高效的優(yōu)化算法。
　　4.針對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架這一復(fù)雜結(jié)構(gòu)載荷譜的建立問題，以實測載荷、實測應(yīng)力和試驗標定的載荷一應(yīng)力傳遞關(guān)系為基礎(chǔ)，通過分析各實測載荷之間的相位關(guān)系，分別按變幅變相位和恒幅變

5、相位策略，采用拉丁超立方抽樣的擬蒙特卡羅方法進行優(yōu)化求解，依據(jù)損傷一致性準則，建立了編制轉(zhuǎn)向架構(gòu)架損傷一致載荷譜的方法體系。
　　采用城際動車組動車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架實測數(shù)據(jù)的驗證結(jié)果表明:本文建立的載荷譜能夠確保對構(gòu)架疲勞關(guān)鍵部位實現(xiàn)全覆蓋，因而采用該載荷譜進行的疲勞試驗?zāi)軌虼_保構(gòu)架在運營條件下具有足夠的的疲勞可靠性。
　　本文以建立基于城際動車組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架載荷譜為目標，從載荷標定到時域載荷獨立解耦方法的建立，以及基于病態(tài)傳遞矩陣