典型動車組拖車輪對的疲勞可靠性分析.pdf

1、開展了典型動車組拖車輪軸的可靠性分析研究。考慮輪對中車輪-車軸-制動盤-軸承-軸箱之間的多重過盈裝配關系，以及輪對與外界的物理接觸關系，以等效剛度虛擬軸承代替真實的軸承，克服模型中宏觀接觸模型與軸承內(nèi)微觀接觸模型不能相容求解的難題，建立了所研究動車組拖車輪對的有限元集成模型。進一步結(jié)合規(guī)范規(guī)定的極限機械載荷、疲勞強度考核載荷和線路譜載荷，完成相關工況下輪對的彈塑性有限元集成計算，并根據(jù)計算結(jié)果，針對輪軸完成了如下可靠性分析評價工作:

2、r>　　(1)開展了輪軸概率極限機械強度評價工作。依據(jù)標準AAR S660規(guī)定的極限機械載荷及有限元計算獲得的輪軸應力，以及材料的極限強度，概率評價結(jié)果表明:輪座內(nèi)側(cè)是車軸von Mises應力水平最大部位，在置信度97.5％下的可靠度大于0.9999。車輪內(nèi)側(cè)輻板向輪輞過渡起始部位是von Mises應力水平最大部位，在置信度97.5％下的可靠度水平大于0.9999。
　　(2)開展了輪軸概率疲勞耐久性強度評價工作。依據(jù)標準EN

3、13979-1考核車輪疲勞強度的直道、彎道和道岔運行3工況及對應的3個制動工況載荷，結(jié)合有限元集成計算結(jié)果及材料-結(jié)構的耐久性疲勞強度數(shù)據(jù)，開展了輪軸疲勞強度評價，結(jié)果表明:彎道運行-制動工況下是輪軸疲勞強度考核的最危險工況;該工況下車軸輪座內(nèi)側(cè)是von Mises應力幅最大部位，但在C=97.5％下其疲勞耐久性強度的可靠度大于0.9999;考察車輪徑向應力幅，輻板外側(cè)向輪輞過渡部位是徑向應力幅值最大部位，但在置信度C=97.5％下疲勞

4、耐久性強度的可靠度大于0.999;考察車輪主應力范圍，同樣揭示輻板外側(cè)向輪輞過渡部位是主應力范圍最大部位，但在置信度C=97.5％下疲勞耐久性強度的可靠度大于0.999。
　　(3)探索了輪軸譜載荷的疲勞可靠性分析方法?；谝欢尉€路檢測輪軌接觸譜載荷，應用“二次多項式”回歸方法，經(jīng)過“2n+1”（n為輪對模型中的主動力元素個數(shù)）次有限元集成計算，獲得了輪軸關鍵部位的載荷-應力轉(zhuǎn)換方程，獲得該部位相應的譜應力;進而應用超長疲勞壽命可

5、靠性分析法，完成了疲勞可靠性分析評價。結(jié)果表明:輪座內(nèi)側(cè)仍然是車軸譜載荷下當量von Mises應力幅最大的部位，但在在97.5％置信度、400萬km壽命下，可靠度仍然大于0.999。剪應力幅是車輪疲勞損傷速度最快因素。與前面設計疲勞強度考核結(jié)果不同，車輪外側(cè)向輪轂過渡部位是車輪輻板最危險部位，輪轂孔內(nèi)側(cè)邊緣是該車輪輪轂的最危險部位，但在期望置信度97.5％水平、壽命大于400萬km條件下，其可靠度仍然大于0.999;踏面以下1.5mm