高速列車轉向架構結構損傷一致性載荷譜理論研究.pdf

1、載荷譜是進行結構可靠性定量分析和試驗評定的基礎。高速列車轉向架構架因其復雜的結構形式和多源獨立載荷承載方式，其載荷譜的建立是一個需要深入研究的問題，也有相當難度。列車在高速運行條件下，外界激擾頻率可能接近或超過轉向架構架最低階彈性固有頻率，此時有可能產生比較強烈的結構彈性振動，進而使結構載荷與疲勞損傷的對應關系與靜態(tài)情況相比有較大區(qū)別，有必要對此開展針對性的研究工作。由于缺乏使用的載荷譜，國際上現行的轉向架構架可靠性設計規(guī)范和試驗標準尚

2、處于定性層次，對構架可靠性的預測結果與實際情況往往存在較大差異。因此結合高速列車實際運行條件，研究建立與轉向架構架結構損傷具有一致性的載荷譜，對于提高高速列車轉向架構架可靠性的設計水平很有意義。
　　本文構建了高速列車轉向架構架載荷譜基本力系;研究了構架結構基于準靜態(tài)變形模式的載荷測試方法，以及與構架結構簡化動態(tài)基本力系對應的簡化動態(tài)載荷-時間歷程的構建方法;對構架結構準靜態(tài)載荷譜與考慮動態(tài)影響的載荷譜進行了比較。主要內容如下:<

3、br>　　(1)研究了高速列車轉向架構架載荷譜基本力系的構建。建立了涵蓋構架結構準靜態(tài)主要變形模式的準靜態(tài)基本力系;根據振動與有限元理論，將與結構彈性振動特征關聯的彈性動態(tài)變形模式分解為各階彈性振動模態(tài)的組合，建立了構架結構彈性動態(tài)基本力系。
　　(2)研究了構架結構準靜態(tài)載荷測試方法。設計了構架準靜態(tài)載荷測試系統方案，制作了高速列車轉向架測力傳感器組合系統;在多通道液壓伺服加載標定試驗臺上完成了測力構架的靜態(tài)標定試驗;依據標定數

4、據，建立了構架結構準靜態(tài)載荷耦合模型;通過線路實測獲得了與準靜態(tài)基本力系對應的構架結構準靜態(tài)載荷-時間歷程，建立了構架結構準靜態(tài)分立載荷譜。
　　(3)研究了與構架簡化動態(tài)基本力系對應的簡化動態(tài)載荷譜構建方法。建立了與構架彈性動態(tài)變形模式對應的簡化動態(tài)基本力系，驗證了構建的構架簡化動態(tài)基本力系能夠表征結構的彈性動態(tài)變形特性;通過線路實測數據獲得了構架結構簡化動態(tài)載荷-時間歷程，得到了構架結構簡化動態(tài)分立載荷譜。
　　(4)根

5、據損傷一致性載荷譜編制準則，采用遺傳算法，分別對構架結構準靜態(tài)分立載荷譜、構架結構準靜態(tài)與簡化動態(tài)分立載荷譜組合進行了校準。僅考慮準靜態(tài)分立載荷建立的載荷譜與考慮全部準靜態(tài)和動態(tài)分立載荷建立的載荷譜所對應的損傷情況相當接近，表明動態(tài)載荷成分對于構架損傷的影響有限。因此，在建立構架結構的載荷譜時，本文測試工況下，僅考慮準靜態(tài)載荷即可。
　　(5)對于京滬高鐵客運專線典型區(qū)段，分析了線路實測獲得的構架結構載荷的動態(tài)特性。結果表明，線路