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电力机车车体关键部位疲劳寿命预测

曾仲谋  
【摘要】:本文在广泛吸取国内外机械结构疲劳问题的研究成果的基础上,对某型机车车体结构的疲劳问题的研究进行了大量的工作。此项研究的主要目的在于探索机车车体结构疲劳设计的解决方法。 运用结构的有限元分析方法,建立了机车车体结构力学模型,进行了有限元的静强度和振动模态分析;通过分析找出结构的危险和薄弱环节,对车体的结构提出了具体的改进建议。比较了有、无顶盖车体的振动频率及各振型间的差别,以及对结构应力较大处产生的原因提出了详细的预防改进措施。 运用多体动力学分析软件SIMPACK,建立了车体结构的动力学分析力学模型,在给定线路激励谱的作用下,计算得到了车体结构的牵引座、垂向减振器座、横向减振器座、抗蛇行减振器座的响应。并以此响应作为车体结构疲劳分析时的具体激励,然后将车体有限元分析和动力学分析结果相结合,利用准静态法得到结构应力的时间历程,用疲劳分析理论中雨流计数法对应力时间历程进行计数。利用疲劳分析软件N-Code对车体结构的关键部件,如牵引座、垂向减振器座等的疲劳寿命进行了疲劳寿命预测。 最后,将抗蛇行减振器的计算疲劳寿命与试验疲劳寿命作了比较,说明该计算具有一定的可信度,能够作为定性分析的依据,可以为设计提供指导作用。 通过车体结构的有限元分析设计计算及关键部位的疲劳强度寿命计算,基本解决了机车车体结构关键部位设计的难点。这不仅可以为车体结构设计师的提供理论依据,而且对于机车车体的结构寿命预测分析产生一定的影响,对一直沿用的车体结构无限寿命设计方法实现了零的突破。


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