高速列车设备舱支架疲劳裂纹机理研究

设备舱裙板支架作为连接设备舱底板和裙板的承载部件,在运用中承受来自裙板和底板的气动压力以及振动载荷,出现疲劳裂纹。开展支架裂纹断口的宏观分析,统计开裂支架的运用里程;基于高铁客运专线线路测试,得到明线运行、会车以及隧道运行、会车工况下设备舱裙板和底板的内、外侧气动压力以及压差值;对支架进行线路动应力测试,得到开裂部位的等效应力和一阶主频;采用脉冲激励法进行设备舱支架模块的模态试验,得到支架的垂向和横向一阶模态频率。研究结果表明,支架发生裂纹的主要成因是裙板、底板内外气动压力差产生的激励与支架自振频率具有交集,支架产生共振,共振现象使支架结构产生较高的应力幅值。该研究对确保高速列车运用安全以及为支架的新结构设计提供了参考。

高速动车组设备舱支架结构抗疲劳性能研究

应用有限元分析软件ANSYS对两种设备舱支架结构进行静力仿真分析,获得了不同气动载荷工况下的支架结构应力响应情况,仿真结果表明:裙板气动载荷对支架结构的应力影响大于底板气动载荷;方案二支架结构改进处焊缝的应力情况得到明显改善.在时速330 km/h的情况下,测试了两种支架结构焊缝关键部位的动应力.采用雨流计数法编制了各测点的八级应力谱,并采用Goodman公式进行了对称化修正.结合材料的S-N曲线和Miner线性疲劳累计损伤理论计算了各测点的等效应力幅.对比计算结果表明,方案二支架结构的抗疲劳性能优于方案一.

基于子结构法的动车组设备舱支架优化设计

依据某动车组设备舱静强度分析结果和生产实际,以设备舱支架结构为优化对象,建立拓扑优化模型并进行优化设计.考虑最恶劣的工况,基于子结构法利用Opti Struct软件对缩减后的结构进行优化设计.依据拓扑优化结果,同时考虑加工制造因素给出了新的支架设计方案,并基于该设计方案对设备舱整体结构进行了静强度分析.与支架原结构比较,优化后结构的刚度和强度都有很大程度的提高,且优化后支架结构减重约25%.优化结果为动车组设备舱结构的创新设计提供了有价值的参考.

设备舱支架裂纹原因分析及改进措施

分析了高速动车组设备舱支架产生裂纹的原因,提出了改进方案。通过空气动力学分析、应力测试和有限元仿真计算,对改进方案进行了验证,改进后的设备舱支架可以满足动车组寿命周期要求。

基于冲击激励的支架结构参数研究

针对某铁路动车设备舱支架经常出现断裂的现象,对支架的结构特性进行了研究,以脉冲信号对结构进行激励,结合模态识别理论,估计支架响应的频响函数.通过相干函数,验证试验结果的有效性,结合识别设备舱支架结构横向、纵向、垂向模态共振频率,比较不同结构支架的振动特性.改进后的设备舱支架2的横向、纵向、垂向固有频率均得到提升,且不易于车体弹性模态耦合,能有效避免断裂.