铁路货车载荷谱及其应用PDF电子书下载

1绪论 1

1.1 载荷谱基本概念 1

1.2 载荷谱研究现状 2

1.2.1 载荷数据获取 3

1.2.2 数据处理和载荷谱编制 3

1.2.3 疲劳设计和试验研究 4

1.2.4 载荷谱工程应用 4

1.3 铁路货车载荷谱研究发展 4

1.3.1 货车载荷谱 5

1.3.2 疲劳设计与试验评估 5

1.3.3 室内线路模拟疲劳试验 6

1.3.4 虚拟样机疲劳模拟技术 6

2铁路货车典型承载结构的载荷特性 8

2.1 概述 8

2.1.1 货车载荷分类 10

2.1.2 货车基本载荷 10

2.2 货车的基本振型及自由度 11

2.2.1 货车的基本振型 11

2.2.2 货车的广义坐标及自由度 11

2.3 货车基本载荷及组合 12

2.3.1 轮对载荷及组合 12

2.3.2 侧架载荷及组合 12

2.3.3 摇枕载荷及组合 13

2.3.4 构架载荷及组合 13

2.3.5 车体载荷及组合 13

2.3.6 车钩载荷及组合 14

2.4 车辆设备及结构附件连接点的作用载荷及组合 14

2.4.1 转向架上设备的连接 14

2.4.2 车体上设备的连接 15

2.5 轮对载荷特性 15

2.5.1 轮对上的作用力 15

2.5.2 轮对作用力的特征 16

2.6 侧架载荷特性 18

2.6.1 侧架上的作用力 18

2.6.2 侧架作用力的特征 18

2.7 摇枕载荷特性 19

2.7.1 摇枕上的作用力 19

2.7.2 摇枕作用力的特征 19

2.8 交叉拉杆、弹簧托板、副构架等部件载荷特性 20

2.8.1 侧架交叉拉杆受力分析 20

2.8.2 侧架摆动式转向架弹簧托板受力分析 21

2.8.3 副构架式转向架副构架装置受力分析 22

2.9 车钩缓冲器载荷特性 22

2.9.1 车钩上的作用力 22

2.9.2 车钩作用力的特征 23

2.10 车体载荷特性 23

2.10.1 车体上的作用力 23

2.10.2 车体作用力的特征 24

2.11 构架式转向架载荷特性 25

2.11.1 构架上的作用力 25

2.11.2 构架作用力的特征 26

2.11.3 轴箱载荷及其特征 26

3铁路货车载荷谱测试原理及方法 28

3.1 概述 28

3.2 轮对载荷测试 28

3.3 侧架载荷测试 30

3.4 摇枕载荷测试 31

3.5 钩缓载荷测试 33

3.6 车体载荷测试 34

4载荷数据处理及载荷谱编制 36

4.1 概述 36

4.2 载荷谱数据处理流程 36

4.2.1 数据格式转换 37

4.2.2 零点漂移处理 37

4.2.3 数字滤波处理 38

4.2.4 载荷时间历程峰谷值 38

4.2.5 无效幅值处理技术 38

4.2.6 载荷循环计数处理 40

4.2.7 编谱方法 40

4.3 计数法 41

4.3.1 穿级计数法原理 41

4.3.2 穿级计数实现 41

4.3.3 雨流计数法原理 42

4.3.4 雨流计数法算法 45

4.4 载荷谱编制的基本原则 47

4.4.1 随机载荷的统计分布 47

4.4.2 统计推断理论 48

4.4.3 各工况合成后的载荷分布 50

4.4.4 最大载荷的推断 52

4.4.5 分级程序载荷谱 53

4.4.6 小载荷的取舍 53

4.4.7 疲劳试验载荷谱 53

5典型部件载荷谱 55

5.1 概述 55

5.2 轮对载荷谱 55

5.2.1 轮对载荷分布示例 56

5.2.2 轮对载荷统计值示例 59

5.3 侧架载荷谱 62

5.3.1 试验车辆、线路及编组 62

5.3.2 承载鞍传递载荷 62

5.3.3 典型工况下的载荷时间历程 63

5.3.4 典型工况下的频谱分析 67

5.3.5 不同速度下的频谱分析 68

5.3.6 幅值载荷谱 70

5.3.7 空重车载荷谱 71

5.3.8 偏载因素对载荷谱的影响 72

5.4 摇枕载荷谱 72

5.5 交叉支撑装置载荷谱 75

5.5.1 关键部位动应力测试 75

5.5.2 载荷谱编制 76

5.5.3 线路运行中交叉杆两种载荷的损伤分析 79

5.5.4 室内疲劳试验时疲劳薄弱部位的损伤 80

5.5.5 疲劳试验加载条件研究 80

5.6 弹簧托板载荷谱 81

5.6.1 测点布片方案 81

5.6.2 试验线路及速度 82

5.6.3 动应力测试结果 82

5.6.4 弹簧托板载荷谱 86

5.7 副构架载荷谱 87

5.7.1 副构架结构及载荷谱的研究 87

5.7.2 副构架受力的基本特征 88

5.7.3 副构架载荷谱测试 89

5.8 制动梁载荷谱 89

5.8.1 试验线路 89

5.8.2 试验车辆 90

5.8.3 试验工况 90

5.8.4 测点布置 91

5.8.5 数据采集与处理 92

5.8.6 制动工况下制动缸压力测定 93

5.8.7 制动梁动应力测试与载荷识别 95

5.8.8 制动梁安全评估 104

5.9 摇枕弹簧载荷谱 108

5.9.1 弹簧室内标定试验 108

5.9.2 弹簧静载计算 110

5.9.3 转K2弹簧动应变测试 111

5.9.4 信号处理与编制载荷谱 111

5.9.5 载荷因子计算 120

5.9.6 弹簧钢的P-S-N曲线 120

5.9.7 弹簧疲劳强度影响系数的分析与计算 121

5.9.8 弹簧的损伤模型 122

5.9.9 弹簧疲劳寿命计算模型 122

5.9.10 摇枕弹簧疲劳寿命计算结果 122

5.9.11 弹簧疲劳试验恒幅载荷的确定 123

6车体载荷谱 125

6.1 试验概况 125

6.2 侧滚和扭转载荷时间历程 126

6.3 载荷谱子样分析 127

6.4 统计载荷谱编制 130

6.5 车钩载荷谱 130

6.5.1 重载列车车钩力测试 130

6.5.2 重载列车车钩力特性 134

6.5.3 车钩力载荷谱 148

7载荷谱在货车疲劳设计与试验中的应用 153

7.1 概述 153

7.2 货车疲劳设计 153

7.2.1 疲劳设计方法 153

7.2.2 疲劳设计流程 154

7.2.3 载荷谱适用范围 156

7.3 侧架的疲劳试验 156

7.4 摇枕的疲劳试验 158

7.5 摇枕弹簧的疲劳试验 160

7.5.1 工作负荷下的挠度试验 160

7.5.2 极限负荷下的永久变形试验 161

7.5.3 疲劳试验 161

7.6 弹簧托板的疲劳试验 161

7.6.1 确定疲劳试验载荷的方法 161

7.6.2 等效载荷处理结果 163

7.6.3 疲劳试验载荷的最终处理结果 163

7.7 交叉杆的疲劳试验 164

7.8 车体的疲劳试验 165

7.8.1 试验台组成及试验原理 165

7.8.2 线路动态响应谱测试 166

7.8.3 测试数据处理 167

7.8.4 驱动文件编制 168

7.8.5 疲劳试验及过程监测 168

7.8.6 试验结果评估 169

7.8.7 实例验证 169

7.9 车钩及钩尾框疲劳试验 172

7.10 制动梁疲劳试验 174

7.10.1 试件安装 174

7.10.2 载荷工况及载荷值 174

7.10.3 加载波形及加载频率 175

7.10.4 疲劳试验结果评定 175

7.11 副构架的疲劳试验 175

8载荷谱在铁路货车疲劳失效分析中的应用 178

8.1 概述 178

8.2 840D车轮辐板孔裂纹 178

8.2.1 载荷工况 178

8.2.2 应力计算结果 179

8.2.3 辐板孔边疲劳裂纹萌生条件 186

8.2.4 辐板孔疲劳裂纹扩展条件 188

8.2.5 裂纹扩展条件及扩展速率 189

8.2.6 小结 190

8.3 弹簧托板止挡孔裂纹 191

8.3.1 弹簧托板止挡孔结构及裂纹情况 191

8.3.2 弹簧托板止挡孔裂纹成因 191

8.3.3 弹簧托板止挡孔结构改进方案 191

8.3.4 弹簧托板的有限元分析 192

8.3.5 弹簧托板止挡孔试验验证 197

8.4 钩尾框裂纹 198

8.4.1 前言 198

8.4.2 材料的基本疲劳性能试验 199

8.4.3 钩尾框有限元分析 202

8.4.4 疲劳寿命预测方法 206

8.4.5 疲劳寿命预测结果 209

8.4.6 小结 213

8.5 C80型敞车上心盘座疲劳 214

8.5.1 概况 214

8.5.2 C80型敞车上心盘座疲劳失效计算分析 214

8.5.3 结构改进 215

8.6 C80B型敞车端柱连接板焊缝裂纹 217

8.6.1 概况 217

8.6.2 原因分析 217

8.6.3 计算分析 218

8.6.4 改进方案分析 219

9铁路货车疲劳寿命预测仿真 221

9.1 概述 221

9.2 仿真工况设置 222

9.3 动力学模型 223

9.3.1 多体拓扑关系 224

9.3.2 力元 224

9.3.3 轮轨接触关系 225

9.3.4 轨道激励 226

9.4 弹簧托板载荷谱及疲劳寿命仿真实例 227

9.4.1 摆动式转向架货车的多体模型 227

9.4.2 线路状态 228

9.4.3 轨道激励 228

9.4.4 运行工况 230

9.4.5 弹簧托板的有限元分析工况 231

9.4.6 弹簧托板的有限元模型及应力分布 231

9.4.7 弹簧托板的材料特性 232

9.4.8 弹簧托板寿命分析结果 232

结束语 236