30t轴重货车转向架摇枕的疲劳寿命估算及断裂安全性评价

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1、中文摘要摘要：随着我国铁路运输向客运高速化，货运重载化方向发展，30t轴重货车的研制已经提上日程。随着摇枕的运用条件日趋苛刻，运用过程中出现的摇枕裂纹故障率呈上升趋势，摇枕的疲劳裂纹失效问题显得日益突出，已成为影响货车发展的重要因素。因此，研究摇枕在提速、重载条件下的疲劳断裂问题具有重要的工程意义。本文以30t轴重转向架B+级铸钢摇枕为研究对象，对其进行了有限元应力分析，依据AAR载荷谱估算了摇枕的疲劳寿命，并采用断裂力学方法分析了摇枕安全裂纹尺度、裂纹扩展规律及其剩余寿命，对科学地制定摇枕裂纹的检修周期和管理方法具有重要的指导意义。本文主要进行了以下几方面的研究工作：1．参考AAR机务标准

2、中B+级铸钢的基本S．N曲线，选用三参数模型，对B十级铸钢摇枕材料的疲劳性能曲线进行拟合。2．运用Pr0／E建立转向架摇枕的三维模型，采用大型有限元分析软件ANSYS进行摇枕有限元应力计算，根据计算结果确定摇枕的疲劳薄弱部位。3．依据AAR机务标准M．202—05和B+级铸钢的脉动循环应力一寿命曲线，对疲劳试验载荷下摇枕的疲劳强度进行评价。4．运用AAR标准中摇枕载荷谱，采用名义应力法和线性累积损伤理论对摇枕的疲劳寿命进行估算。5．在对铸钢表面缺陷和深埋缺陷进行简化的基础上，根据已有的规则模型的应力强度因子的公式，分析了摇枕安全裂纹尺度，采用Paris公式建立了摇枕疲劳裂纹扩展及剩余寿命预测

3、模型并估算了其剩余寿命。关键词：摇枕；有限元；载荷谱；寿命估算；断裂力学；应力强度因子；裂纹扩展；剩余寿命分类号：ABSTRACTABSTRACT：AsChina’Srailtransporttothedevelopmentofhigh—speedandheavyload，bogiebolsterrulisinincreasinglyharshconditionsandthefailurerateofbolstercrackisgettinggreater．Thefailureofthebolsterfatiguecrackappearsincreasinglyprominent，andha

4、sbecomeallimportantfactorinvehicledevelopment．Soithasgreatsignificancetoresearchtheproblemofbolsterfatiguefractureundertheconditionsofhigh-speedandheavyload．neobjectresearchedinthispaperis30taxleloadbogieB+gradesteelbolsterandithasbeenanalyzedundersteadyloadusingANSYS．Thefatiguelifeofthebolsterisbe

5、enestimatedunderAARloadspectrum．Basedonfracturemechanicsmethod，cracksecuritymeasuFeofthebolster,crackpropagationlawandtheresiduallifeofthebolsterhavebeenstudiedinthethesis．Ithasprovidedatheoreticalbasisformakingareasonableandscientificinspectionperiodicityandmanagerialmethod．Theprimaryworkandremark

6、softhethesisareasfollows：1．nleS-Nc1LrveofB+gradesteelbolsterhasbeenfittingbychoosingthethree—parametermodelaccordingtoAARstandard．2．ByusingP栅thethree-dimensionalmodelofbogiebolsterisbeenestablished．Byusinglarge—scalefmiteelementanalysissoftwareANSYS，thefiniteelementstressanalysisofBogieBolsterWasdo

7、neandthefatigueweakpositionsofbolsterhavebeenidentifiedaccordingtothecalculationresults．3．ThefatiguestrengthofthebolsterisevaluatedunderthefatiguetestloadaccordingtoAARstandardM．202—05andthepulsecycleS·Ncur