基于有限元分析与动应力试验结合的研究方式,提出一种以利用率为判据的疲劳强度评估方法.首先,依据EN13749及UIC615-4标准对转向架构架进行疲劳强度分析,计算构架结构材料利用率;其次,根据材料利用率确定动应力试验布点方案,进而对构架进行动应力试验,将试验所得的应力-时间历程转化为等效应力幅,并计算等效应力利用率;最后,基于两种利用率和Miner疲劳累计损伤法则评估转向架构架疲劳性能.研究结果表明:材料利用率可为动应力试验布点方案提供良好的理论参考,等效应力利用率可佐证有限元分析的正确性,综合两种利用率能够更精确的评估转向架构架疲劳强度.

文章对一种新能源转运车转向架构架的设计进行分析并对其进行仿真校核计算,该转运车主要运行于钢厂的内部线路,是用于钢水运输车的调车机车,最高运营速度20 km/h.经过仿真分析,构架刚度、静强度、疲劳强度均满足设计要求.

基于HyperMesh软件建立出构架的有限元模型,依据UIC 515-4和EN 13749标准计算构架在正常和超常运营两种工况下的载荷,利用ANSYS软件对模型进行分析,计算结果显示构架不能满足静强度和疲劳强度的标准要求.基于此,提出了新的构架结构设计方案,对新的结构方案进行有限元分析.最终研究结果显示:优化后的构架满足静强度标准要求,且所有焊缝的疲劳强度均在Goodman-smith疲劳极限图内,说明疲劳满足标准要求.该分析结果为窄轨客车转向架构架优化设计提供了理论基础与指导.

文章简要介绍了复合材料的基本特性以及国内外前沿复合材料车体技术和转向架技术发展情况,从系统工程的维度对轨道交通复合材料轻量化技术难点进行阐述分析,包括结构轻量化、气动弹性力学、安全性、综合舒适性、可持续发展5个方面,并简要分析了轻量化的设计原则和实现途径,展望了复合材料在轨道交通领域的应用前景.

对焊接结构设计文献与相关标准进行了综述.分析发现,焊接结构的疲劳性能与母材的自身强度没有直接联系;原始焊接接头的裂纹萌生寿命较短,接头疲劳寿命主要是考虑裂纹扩展寿命;焊接残余应力对焊接结构疲劳性能的影响体现在S-N曲线中,无需特殊考虑;焊接接头疲劳性能的优化需从降低焊趾应力集中和提高接头疲劳抗力入手,避免裂纹穿透焊喉失效.在此基础上,提出焊接接头等承载设计理念,等承载即实现焊接接头与母材具有相同的承受静载、动载等外载荷的能力,此设计理念将焊接接头的非均质性与几何形状参数进行了综合考虑,通过对焊接接头的力学性能进行分析,给出焊接接头等承载设计方法与设计准则.等承载设计理念可摆脱具体的产品结构,实现量化设计,并有望发展成为标准化设计环节.

首次针对铝合金十字接头的疲劳失效模式开展研究. 借助有限元分析与疲劳试验相结合的研究手段,首先将传统的热点应力(HSS)与研究中的等效结构应力(equilibrium equivalent traction force/EETS)的应力集中系数对比,证实了EETS分析结果的网格不敏感性. 基于此,深入分析十字接头连续板厚度、接头熔深以及加载跨距对焊趾与焊根处应力的影响,并提出有效结构应力(effective traction force)计算焊根开裂角度. 结果表明,焊趾处等效结构应力不受连续板厚度、加载跨距与熔深的影响,而在焊根处,各个因素影响不一. 疲劳试验与解析预测结果高度一致,承载十字接头焊根开裂角度并非45°. 十字接头的抗疲劳设计需综合考虑接头几何特征与焊接质量,必须满足焊趾处等效结构应力(Ss,toe)高于焊根处等效结构应力(Ss,toe).

本文从三个案例分析出发,论述了车体结构大致相同的情况下,不同的焊缝布置方法对其结构强度影响的差异.在此基础上,提出要在结构设计中将布置焊缝的区域有效避开结构的应力集中区域以及高应力区,以满足车体强度的要求.

针对两种不同的焊接设计方案,对城轨列车的座椅骨架进行强度对比分析.主要采用有限元分析方法,对两种结构的静强度分别进行验证,并对其结果进行了详细的对比,从而选定了城轨列车座椅的最优设计方案.

文章针对某动车组枕梁在进行疲劳试验时出现了裂纹的问题,从材料、设计、生产工艺、试验各个方面对枕梁出现裂纹的原因进行分析。借助ANSYS软件及探伤检查等方法,对枕梁进行了优化设计和工艺控制,优化后的枕梁顺利通过了强度及疲劳试验。