高速动车组转向架构架疲劳寿命分析及优化设计

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1、密级：公开论文类型：应用研究工程硕士学位论文高速动车组转向架构架疲劳寿命分析及优化设计TheFatigueLifeAnalysisandOptimizationDesignofHighSpeedEMUBogieFrame培养单位：机械工程学院专业领域：机械工程学生姓名：闫伟校内导师：祖炳洁教授校外导师：李晓军高工二○一八年六月独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果

2、，也不包含为获得石家庄铁道大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：日期：关于论文使用授权的说明本人完全了解石家庄铁道大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅，同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国学位论文全文数据库》。本人授权石家庄铁道大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。

3、（保密的论文在解密后应遵守此规定）作者签名：日期：导师签名：日期：摘要转向架作为高速动车组的主要组成部分之一，其主要作用是承受转向架以上各部分重量，承受和传递牵引力以及列车和线路的各种载荷，引导列车稳定运行。转向架只有拥有良好的运行性能，才能确保铁路车辆安全稳定的运营。由于现在动车组对高速度的需求，转向架承受的载荷状况变得更加严重，在承受长期反复交变载荷的作用下，转向架易发生疲劳破坏，严重危及乘客的安全。故对于高速动车组的疲劳强度进行深入研究显得尤为重要。本文以某型高速动车组动力车转向架构架为研

4、究对象，在深入学习转向架疲劳强度国内外研究现状及疲劳基本理论的基础上，首先使用建模软件Pro/E建立构架三维模型，利用有限元分析软件ANSYSWorkbench建立构架有限元仿真模型，依据国际铁路联盟UIC615和欧洲EN13749标准，对其进行静强度仿真计算，计算出构架等效应力值，从而对计算结果进行评定。然后，根据疲劳评估节点的选取原则对该转向架构架选取了12个评估节点，基于Goodman疲劳极限图、国际焊接学会IIW标准分别对各个疲劳评估部位进行了疲劳评估，并运用疲劳分析软件nCodeDes

5、ignLife计算了该构架疲劳寿命情况，并对以上三种评定方法进行了简单对比分析。最后，依据优化设计的基本理论，应用DesignExploration模块对构架进行了优化分析；经过优化后，构架总质量减轻了3.4%，且满足强度要求，达到了轻量化和降低成本的目的。本文的研究，为高速动车组构架设计提供了参考，并有益于完善符合我国运营条件铁路车辆的疲劳试验标准。关键词：高速动车组；构架；静强度分析；疲劳寿命评估；优化设计AbstractThebogieisoneofthemaincomponentsofh

6、igh-speedEMUs.Itsmainfunctionistobeartheweightofeachpartofthebogie,tobearandtransmittraction,andvariousloadsofthetrainandthelinetoguidethestableoperationofthetrain.Bogiesonlyhavegoodoperatingperformancetoensurethesafeandstableoperationofrailwayvehicl

7、es.Duetothehigh-speeddemandofEMUsatpresent,theloadconditionsbornebybogieshavebecomemoresevere.Undertheeffectoflong-termrepeatedalternatingloads,thebogiesarepronetofatiguedamageandseriouslyendangerthesafetyofpassengers.Therefore,itisparticularlyimport

8、anttoconductin-depthresearchonthefatiguestrengthofhigh-speedEMUs.Thispapertakesthebogieframeofacertainhigh-speedEMUastheresearchobject.Basedonthedeepresearchofdomesticandforeignresearchstatusoffatiguestrengthofbogiesandthebasictheoriesoffatigue,wefir