30t轴重货车转向架摇枕的疲劳寿命估算

随着我国铁路运输向高速和重载方向发展,转向架侧架摇枕的运用条件日趋苛刻,运用过程中出现的侧架摇枕裂纹故障率呈上升趋势,侧架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,研究侧架摇枕在提速、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~+级铸钢侧架摇枕为研究对象,对其进行了有限元应力分析,依据AAR载荷谱估算了侧架摇枕的疲劳寿命,并采用断裂力学方法分析了侧架摇枕安全裂纹尺度、裂纹扩展规律及其剩余寿命,对科学地制定侧架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~+级铸钢侧架摇枕材料的疲劳性能曲线进行拟合。 2.运用Pro/E建立转向架侧架摇枕的三维模型,采用大型有限元分析软件ANSYS进行侧架摇枕有限元应力计算,根据计算结果确定侧架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,对疲劳试验载荷下侧架摇枕的疲劳强度进行评价。 4.基于AAR标准中侧架摇枕载荷谱,采用名义应力法和Miner法则对侧架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,分析了侧架摇枕安全裂纹尺度,采用Paris公式建立了侧架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。

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