轨道交通用压力传感器寿命及可靠性研究

首先建立典型压力传感器可靠性数学模型,完成产品可靠度理论设计。随后,完成加速可靠性寿命试验设计,并开展试验验证。根据试验结果,基于威布尔分布,进行产品寿命及可靠性评估。最后,确定产品关键性能指标,基于性能退化数据开展产品寿命及可靠性评估,多角度验证产品设计合理性及加速试验结果可信度。结果表明:不同评估方法下压力传感器均可满足15年使用寿命下95%可靠度的要求,为轨道交通用压力传感器可靠性、寿命研究及产品检修维护提供数据支撑和理论参考。

灌封胶固化工艺对传感器元器件焊点热应力影响的研究

文章首先对灌封型速度传感器故障问题开展分析,识别产品失效的原因是内部电气元部件焊点疲劳开裂,从机理层面定性焊点开裂的主要原因是焊点与周围材料的热膨胀系数不匹配;随后开展灌封胶固化工艺研究,定性对比不同固化工艺下灌封胶的性能差异;同时,结合现车实际运营环境,识别高速动车组转向架电机非传动端的温度载荷工况,通过有限元分析,对不同固化工艺下传感器内部焊点开展热应力分析,评估产品全寿命周期疲劳损伤,预测焊点的疲劳寿命;最后,通过试验验证了采用灌封胶高温固化工艺可有效提高灌封型速度传感器可靠性。

基于刚柔耦合动力学的地铁车辆车体振动疲劳研究

车体是铁道车辆重要的承载结构,承受来自乘客和转向架动态载荷,其结构的可靠性直接关系车辆服役安全性。首先基于现有车体标准EN12663对车体静强度及疲劳强度进行研究,识别了标准载荷下车体的静态薄弱位置。为了进一步识别车体在服役条件下薄弱位置,基于刚柔耦合动力学理论和有限元方法,建立了考虑车体柔性的地铁车辆刚柔耦合动力学模型;利用模态应力恢复法,对各种服役模式下的动态薄弱位置进行了识别,分析了对各个薄弱位置贡献较大的车体模态。最后,基于地铁刚柔耦合动力学模型,分析了车辆在各种服役工况下车体薄弱位置特征动应力,并基于蒙特卡洛抽样及Miner线性累计损伤理论对车体结构关键焊缝的服役寿命进行预测。

动车组探针式温度传感器失效分析及改进验证

探针式温度传感器实时反馈动车组轴箱、齿轮箱及电机等关键部件的温升信息,保障行车安全。因安装环境的限制,传感器探针在恶劣振动工况下易产生疲劳失效,存在安全隐患。首先,对某型高速动车组上探针式温度传感器断裂失效现象进行分析;随后,提出结构优化方案,调整焊缝位置及焊接工艺,增大探针受力面。为了验证优化前后结构可靠性,基于Dirlik频域疲劳计算理论,建立结构优化前后有限元模型对关键薄弱位置进行振动疲劳分析,并通过振动试验验证了结构优化效果。

压力传感器激光焊接封装技术研究

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,在压力传感器一体化封装中有成熟应用。文章对压力传感器一体化封装设计中激光焊缝设计开展重点研究,通过理论计算及仿真分析确定激光焊接要求,并基于实际焊接设备,采用正交试验方法研究焊接工艺参数对激光焊缝的影响,同时,考虑工程化应用及实际生产效率,确定最优焊接工艺参数。最后,通过环境试验验证焊接工艺参数选取的合理性及产品的可靠性。