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30t轴重货车转向架摇枕的疲劳寿命估算及断裂安全性评价

作　者: 张鹏
导　师: 谢基龙
学　校: 北京交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 摇枕有限元载荷谱寿命估算断裂力学应力强度因子裂纹扩展剩余寿命
分类号: U270.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 270次
引　用: 4次
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内容摘要

随着我国铁路运输向高速和重载方向发展,转向架摇枕的运用条件日趋苛刻,运用过程中出现的摇枕裂纹故障率呈上升趋势,摇枕的疲劳裂纹失效问题显得日益突出,已成为影响货车发展的重要因素。因此,研究摇枕在提速、重载条件下的疲劳断裂问题具有重要的工程意义。本文以30t轴重转向架B~+级铸钢摇枕为研究对象,对其进行了有限元应力分析,依据AAR载荷谱估算了摇枕的疲劳寿命,并采用断裂力学方法分析了摇枕安全裂纹尺度、裂纹扩展规律及其剩余寿命,对科学地制定摇枕裂纹的检修周期和管理方法具有重要的指导意义。本文主要进行了以下几方面的研究工作:1.参考AAR机务标准中B~+级铸钢的基本S-N曲线,选用三参数模型,对B~+级铸钢摇枕材料的疲劳性能曲线进行拟合。2.运用Pro/E建立转向架摇枕的三维模型,采用大型有限元分析软件ANSYS进行摇枕有限元应力计算,根据计算结果确定摇枕的疲劳薄弱部位。3.依据AAR机务标准M-202-05和B~+级铸钢的脉动循环应力—寿命曲线,对疲劳试验载荷下摇枕的疲劳强度进行评价。4.基于AAR标准中摇枕载荷谱,采用名义应力法和Miner法则对摇枕的疲劳寿命进行估算。5.在对铸钢表面缺陷和深埋缺陷进行简化的基础上,根据已有的规则模型的应力强度因子的公式,分析了摇枕安全裂纹尺度,采用Paris公式建立了摇枕疲劳裂纹扩展及剩余寿命预测模型并估算了其剩余寿命。

30t轴重货车转向架摇枕的疲劳寿命估算及断裂安全性评价

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