【摘 要】
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地铁发展在我国城市轨道交通建设中起到至关重要的作用。车轮多边形是铁路车辆较为常见的问题,对轨道车辆部件产生损伤。转向架构架作为铁路车辆关键部件,其疲劳寿命能否满足设计需求将会影响列车运行安全。本文以镟轮前后实测构架动应力数据为基础,通过建立车辆刚柔耦合模型,从线路试验与仿真模拟两个方面研究车轮多边形对构架疲劳寿命的影响。本文主要研究内容与结论如下:（1）完成镟轮前后线路实测构架动应力数据处理,编制
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地铁发展在我国城市轨道交通建设中起到至关重要的作用。车轮多边形是铁路车辆较为常见的问题,对轨道车辆部件产生损伤。转向架构架作为铁路车辆关键部件,其疲劳寿命能否满足设计需求将会影响列车运行安全。本文以镟轮前后实测构架动应力数据为基础,通过建立车辆刚柔耦合模型,从线路试验与仿真模拟两个方面研究车轮多边形对构架疲劳寿命的影响。本文主要研究内容与结论如下:（1）完成镟轮前后线路实测构架动应力数据处理,编制应力谱并计算镟轮前后等效应力幅值变化情况。结果显示镟轮后等效应力幅值下降率与直线、曲线站间相关,下降率分别集中于12.6%～53.0%与37.5%～83.8%。（2）建立完整刚柔耦合车辆系统动力学模型。输入车轮多边形、美国五级谱、钢轨波磨三种激励模型。对转向架构架进行柔性化处理,计算并对比处理前后构架模态,验证柔性化处理的正确性。（3）仿真分析不同工况组合下车轮多边形对构架等效应力幅值影响。在运行速度66km/h,曲线半径350m,波磨频率87.9Hz下车轮多边形对等效应力幅值作用最明显。（4）基于仿真车轮多边形幅值在0.1mm～0.5mm下应力频域变化规律,对实测多边形幅值0.5mm应力频域进行降幅处理,通过傅里叶逆变换得到不同车轮多边形幅值应力-时间历程。（5）计算不同多边形幅值下构架疲劳寿命。结果表明构架疲劳寿命随着车轮多边形幅值的增加而降低,当多边形幅值为0.5mm时,构架疲劳寿命低于设计寿命360万公里。（6）基于断裂力学分别计算镟轮前后构架裂纹扩展寿命。通过降低车轮多边形影响可以增加构架裂纹扩展寿命。裂纹尺寸由2.4mm扩展到5mm,磨耗最恶劣条件与镟轮后条件下的裂纹扩展寿命分别为2.64万公里与454.12万公里。图63幅,表34个,参考文献86篇。
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