重载货车车钩准静态受力分析与纵向载荷分配规律

针对重载货车车钩在车钩间隙、重力与纵向牵引力综合作用下的受力状态改变问题,对车钩进行了准静态受力分析,研究了其纵向载荷分配规律;设计了钩舌上下牵引凸缘根部的应变试验,得到了测点弹性应变随牵引力的变化关系,分析了上下牵引凸缘承载程度变化趋势;对车钩进行了详细的受力分析,推导了载荷传递部位等效力解析解,得到了车钩承受不同牵引力作用时所对应的仿真边界条件;对车钩结构进行了仿真分析,得到了节点应变随牵引力变化的响应曲线,通过与应变测试试验结果的对比分析,证明了车钩载荷传递部位等效力解析解和仿真模型的可靠性;研究了牵引力与钩舌内腕面、上下牵引凸缘等效力的关系式中关键参数对等效力的影响规律。研究结果表明:当牵引力小于13.5kN时,上受压推台受力;牵引力为13.5~1725.0kN时,车钩系统上下牵引凸缘同时承载,随着牵引力的逐渐增大,下牵引凸缘承载比例逐渐减小并趋近于0.53,上牵引凸缘承载比例逐渐增大并趋近于0.47,承载比例与系统参数有线性关系,其中钩舌内腕面等效力作用位置对此影响极大。研究结果作为研究车钩疲劳裂纹萌生和扩展仿真的基础,对铁路重载车钩服役安全性具有极强的指导意义和参考价值。

基于假设分布的重载货车关键结构剩余寿命预测方法

针对状态修中的关键结构剩余寿命问题,提出基于假设分布的剩余寿命预测方法,并以车钩为例,对该方法进行验证。基于线路测试或动力学仿真,获取车钩载荷时间历程,并编制其疲劳台架试验载荷谱;开展台架试验,获取车钩退化数据;基于假设分布对裂纹尺寸数据进行拟合优度检验,确定良好假设分布类型,得到结构累积失效概率图;基于累积失效概率图,对车钩剩余寿命进行预测。对于无可用试验数据的情况,结合断裂力学理论,给出基于有限元法的结构裂纹扩展分析流程,并以车钩为对象,预测一定裂纹尺寸下的剩余服役寿命。研究结果表明,基于假设分布的钩体剩余寿命预测均值与实际剩余寿命趋势一致,随探伤里程的增大,预测精度逐渐提高,整体来看,平均相对误差为38.35%,在工程应用可接受范围之内;基于数值仿真预测的钩体剩余服役寿命相对保守,可考虑结构不同部位多裂纹对系统可靠度的影响来提高预测精度。