高速铁路接触网吊弦动应力数值模拟及其疲劳荷载特征分析

建立高速铁路弓网系统的有限元模型并进行动态仿真计算,分析了受电弓以300 km/h速度通过时,选定跨段各吊弦的力时程曲线的特点;对双弓250 km/h、300 km/h工况下的静态力和最大吊弦力进行分析,得到了双弓300 km/h工况下吊弦振动时的最大吊弦力最大可达双弓250 km/h工况下的2倍的结论。用雨流计数法对吊弦的应力时程进行统计计数,得到了包含各吊弦的各级应力幅值、应力均值和应力循环次数的应力统计谱。用Goodman直线对雨流计数得到的应力统计谱进行零均值应力转换,从而获得用于试验加载和寿命预测的疲劳载荷谱。研究结果表明:在同一车速下,安装位置越靠近跨段中点,吊弦越容易发生疲劳断裂;对跨中吊弦而言,沿行车方向先经过的吊弦对车速更为敏感,且车速高于300 km/h时发生疲劳断裂的概率更高。

高速铁路接触网关键零件的疲劳载荷谱编制

确定接触网系统的关键零部件,编制其疲劳载荷谱,是高速铁路接触网疲劳可靠分析的基础。本文建立接触网故障树模型,结合接触网零部件的故障率统计数据,确定接触网系统的薄弱环节;建立连续28跨的接触网结构有限元模型,针对列车在单弓、双弓两种运行模式分别进行250km/h、260km/h、270km/h、280km/h、290km/h、300km/h等六种速度的振动响应分析,确定接触网系统的关键零部件。对典型工况下关键零部件的载荷历程进行浓缩和载荷分级,采用雨流计数法对载荷计数。利用Goodman直线对载荷进行均值处理,编制关键零部件的疲劳载荷谱。

承受脉动载荷时紧螺栓联接的疲劳强度计算

在承受脉动载荷时，紧螺栓联接的疲劳强度计算一般是使用从古德曼线图导出工作安全系数的计算公式．但是，上述公式有一个缺陷，即公式中包含了综合影响系数对应力幅和平均应力的影响．本文克服了这个缺陷，使用古德曼线图和持久极限简化折线导出了计算螺栓工作安全系数的新公式，为设计螺栓联接提供了新的依据．

地铁动车转向架构架焊接接头应力系数的不同数值计算方法对比

应力系数是欧标EN 15085-3中定义的一个重要参数。为了获得可靠的应力系数计算结果,根据EN 13749提供的疲劳载荷工况,分别基于Goodman-Smith疲劳极限线图和主S-N曲线法计算了典型构架中关键接头的应力系数,并进行了对比分析。针对疲劳极限方法,以管接头为例,对比根据不同应力提取方法的结果,从焊趾位置应力计算结果可知,使用插值线性方法进行应力评估相对保守;针对主S-N曲线法,推导了利用累积损伤进行应力系数等效计算的公式。实际构架焊接接头的应力系数计算结果表明,由于静力工况和动态工况的应力系数计算方法和抗疲劳设计使用的基础数据有所不同,结构中同一焊缝的应力系数最大值和最大值出现的位置均可能存在较大差异。因此,在应用标准EN 15085-3时,应力系数的计算应当同时参考2种工况的计算结果,更合理确定焊缝的质量等级和检查等级。另外,基于S-N曲线方法进行应力系数计算还需要考虑多工况的疲劳损伤贡献,并反映载荷循环次数变化、焊趾改善效应等因素的影响,这样才能使其计算结果更为可靠,应用更为灵活。