硕士学位论文货车焊接构架强度分析与疲劳可靠性设计_机械论文

　　硕士学位论文货车焊接构架强度分析与疲劳可靠性设计，共76页，37194字
　　摘要
　　为适应我国铁路运输向高速重载方向发展的要求，我国一些车辆厂研制开发了一体式焊接构架以减轻转向架重量。针对目前构架容易产生疲劳裂纹的主要问题，采用几种不同方法对焊接构架及其主要焊接附件进行了强度分析，并对其优缺点进行了比较。本文主要包括以下内容：
　　 1.构架及其主要制动附件的名义应力法强度评定和疲劳寿命预测
　　首先，在多种工况下，利用有限元法对构架静强度及疲劳强度进行了分析。其次，利用零件的S-N曲线对构架的疲劳寿命进行了预测。另外，还对构架进行了模态分析。分析结果表明：构架及其主要制动附件的静强度与疲劳强度均满足TB/T1335-1966的要求；构架的最低频率为59.44Hz，已经远离了车体及转向架悬挂系统振动的频率范围，在实际运用当中不会产生藕合现象。
　　 2. 焊接构架疲劳可靠性分析
　　近年来, 疲劳可靠性设计逐步应用于铁路车辆的设计之中，本文对焊接构架的疲劳可靠性进行了进一步的研究，得到了构架在工作应力下的可靠度以及在不同可靠度下的使用寿命，研究结果表明该型货车焊接构架具有较好的疲劳可靠性。
　　 3. 制动杠杆支座的优化设计
　　以制动杠杆支座为例，探讨了车辆零部件进行优化设计的方法和步骤。研究结果表明通过优化设计不仅可以降低制动杠杆支座的重量，而且可以提高其强度。
　　 4. 焊缝疲劳强度热点应力法评定
　　利用有限元法得到了闸瓦托吊座与横梁腹板连接处环向角焊缝的热点应力值，对其进行了疲劳强度评定，并预测了其疲劳寿命。研究表明：热点应力法可反映出焊缝结构细节和承载方式对应力集中的影响，因此评估结果更加准确。
　　关键词：焊接构架；强度；可靠性；模态；有限元；热点应力；优化设计；
　　
　　目录
　　摘要 I
　　 Abstract II
　　 1 绪论 1
　　 1.1 课题研究背景 1
　　 1.2本文研究的主要内容 2
　　 1.3本文的创新之处 2
　　 2 疲劳理论基础 3
　　 2.1疲劳概述 3
　　 2.2 抗疲劳强度设计方法 3
　　 2.2.1名义应力法 3
　　 2.2.2 局部应力应变法 9
　　 2.2.3损伤容限设计 9
　　 2.2.4疲劳可靠性设计 9
　　 2.3 焊接结构的疲劳问题 10
　　 2.3.1 影响焊接结构疲劳强度的主要因素 11
　　 2.3.2 焊缝疲劳分析的三种方法 12
　　 2.4 本章小结 13
　　 3 货车构架强度有限元分析 14
　　 3.1 引言 14
　　 3.2 构架载荷工况的计算 15
　　 3.2.1 基本载荷 15
　　 3.2.2 载荷工况的确定 21
　　 3.3 构架静强度有限元分析 22
　　 3.3.1 构架实体建模 22
　　 3.3.2 构架有限元模型建立 22
　　 3.3.3 结果分析 23
　　 3.3.4 构架静强度试验验证 24
　　 3.4 构架的疲劳分析 27
　　 3.4.1 构架的疲劳强度校核 27
　　 3.4.2 构架的疲劳寿命估算 29
　　 3.4.3构架的疲劳试验验证 30
　　 3.5 构架的模态分析 31
　　 3.6 本章小结 34
　　 4 货车焊接构架的疲劳可靠性设计 35
　　 4.1疲劳可靠性的理论基础 35
　　 4.2 货车焊接构架疲劳可靠性设计 42
　　 4.2.1 构疲劳强度可靠性分析 42
　　 4.2.2 构架在不同可靠度下的疲劳寿命预测 43
　　 4.2.3 构架疲劳试验方案的疲劳可靠度计算 44
　　 4.3 本章小结 45
　　 5 构架上制动附件的强度分析与优化设计 46
　　 5.1 制动杠杆支座与闸瓦托吊座受力分析 46
　　 5.2 制动杠杆支座和闸瓦托吊座静强度分析 48
　　 5.2.1 有限元分析 48
　　 5.2.2 静强度试验验证 49
　　 5.3 制动杠杆支座和闸瓦托吊座疲劳强度分析 50
　　 5.3.1 理论依据 50
　　 5.3.2 疲劳强度校核 51
　　 5.3.3 疲劳试验验证 52
　　 5.4 制动杠杆支座的优化设计 52
　　 5.4.1 优化设计原理 52
　　 5.4.2 制动杠杆支座的优化设计 53
　　 5.5 本章小结 54
　　 6 焊接构架局部焊缝热点应力法评定 56
　　 6.1 热点应力法概述 56
　　 6.2 焊接构架局部焊缝热点应力评定 60
　　 6.2.1热点应力法疲劳强度评定原理 61
　　 6.2.2 闸瓦托吊座与横梁腹板连接处的环向角焊缝疲劳强度评定 61
　　 6.2.3 基于热点应力法的闸瓦托吊座疲劳寿命估算 64
　　 6.3 本章小结 64
　　结论 65
　　致谢 66
　　参考文献 67

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