【摘 要】
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车轴是地铁车辆走行部的关键部件之一,随着我国城市轨道交通的迅猛发展,十四五规划提出谱系化标准地铁的要求,对车轴的服役寿命和疲劳强度评估提出了更高的要求。本文以B型地铁客车为研究对象,基于线路动应力试验和有限元仿真对车轴载荷谱进行研究和应用分析,深入地研究车轴在各种运营和线路工况下的载荷分布情况,具体的内容如下:（1）轮轨载荷测试方案制定:建立轮对有限元模型,根据相关标准进行加载仿真并根据有限元结果
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车轴是地铁车辆走行部的关键部件之一,随着我国城市轨道交通的迅猛发展,十四五规划提出谱系化标准地铁的要求,对车轴的服役寿命和疲劳强度评估提出了更高的要求。本文以B型地铁客车为研究对象,基于线路动应力试验和有限元仿真对车轴载荷谱进行研究和应用分析,深入地研究车轴在各种运营和线路工况下的载荷分布情况,具体的内容如下:（1）轮轨载荷测试方案制定:建立轮对有限元模型,根据相关标准进行加载仿真并根据有限元结果得到车轴的应力分布特性,在轴向应变响应最大处确定载荷识别区域和车轴截面测点。通过惠斯通电桥原理进行应变片组桥设计,采用奥地利PJM数据采集系统,提出了一套成本低、操作简单的测试方案。（2）获取载荷-应变传递系数以及线路实测数据处理:对轮对进行动态标定试验,验证了有限元标定方法的可靠性。利用有限元进行模拟加载和分析,得到车轴垂向载荷与轴向应变的传递关系;对线路实测数据进行处理,结合载荷-应变传递系数获得车轴实时的载荷时间历程。根据车载速度记录文件和陀螺仪信号区分不同速度等级和直、曲线不同工况,分析不同速度等级下各个工况的载荷的分布特性,并利用波动中心法编制了典型工况下的载荷谱。（3）载荷谱的拟合外推研究:对实测载荷谱进行分布拟合估计,并采用H检验法分析拟合参数在95%置信度下的拟合效果。通过最小二乘法统计不同速度等级分布参数的变化规律,确定120km/h的外推载荷谱并将其扩展成全寿命周期载荷谱以及外推得到载荷极值。（4）疲劳试验谱编制及车轴疲劳强度评估:根据修正Miner线性累积损伤理论和材料S-N曲线对120km/h全寿命载荷谱进行压缩处理,采用等损伤的方法编制出便于实验操作的4级程序载荷谱并初步探讨了谱块加载顺序对损伤的影响。根据雨流计数法对车轴截面进行应力谱编制,采用等效应力法对车轴的疲劳强度进行校核,得出车轴能够满足360万公里寿命服役里程的结论。图50幅,表33个,参考文献53篇。
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