面向长期服役和载荷谱建立的动应力测点选取——中国标准动车组长客型号

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为更好适应中国高速铁路运营需要,实现列车统型,同时为服务中国铁路走出去战略,建立自主化品牌,中国铁路总公司联合中国中车公司研制了中国标准动车组,为对转向架结构可靠性进行充分评价和满足构架疲劳可靠性设计规范标准升级需要,应对转向架构架进行长期跟踪测试,随车辆运行测试的设备安置在设备舱中,由于空间局限性,除去一些载荷测试、线路识别占用通道外,能够用于动应力测试的通道在40个左右。本论文的研究目的在于优选出在高度限制条件下同时满足可靠性评价和载荷谱建立的动应力测点组合。  本文以中国标准动车组长客型号为研究对象,首先在实验室内进行标定试验,得到了各载荷系对载荷识别点及动应力测点的传递关系,并在大西客运专线进行了线路实测,结合标定系数及相关的数据处理方法,得到了实测载荷信号。结合GPS速度信号与陀螺仪信号研究载荷特性,通过相关载荷信号的特征可以识别出加减速、制动、直曲线和进出站等工况。以等效载荷为参量研究了空重载、不同速度级对载荷的影响。空重载对等效载荷的大小影响有限,而速度变化对其影响较大,速度级在300km/h~350km/h内时,等效载荷随速度的增加而变大。所以选用350km/h速度级下的载荷信号建立了损伤一致性载荷谱。  通过研究各载荷系对动应力测点的损伤贡献比,分为两类测点,一类为与单一载荷关联度高的测点,对这些应力测点和其对应的载荷信号做相关性分析,挑选相关系数高的测点来求解单一载荷。另一类为对多种载荷关联度高的测点,挑选那些仅有两三种载荷耦合贡献损伤的应力测点,反求解耦得到对应的载荷。并根据线性回归关系,校正了反求的载荷幅值,使其能替代实测载荷信号;将转向架划分为10个典型区域,同时对比各点的等效应力,选取各区有代表性的疲劳可靠性测点;依据损伤一致校准对比各应力点的实测载荷谱损伤、实际损伤、校准载荷谱损伤来挑选用于损伤一致性校准的测点。  通过以上研究,在长期服役跟踪测试条件下,挑选出了同时适用于载荷谱建立和可靠性评价的动应力测点,同时为建立符合我国高速铁路运用条件的疲劳设计规范和长期跟踪试验方案提供了依据和参考。
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