高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的漸變可靠性及靈敏度研究.pdf

1、高速轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是高速列車的關(guān)鍵部件，其安全可靠是保證高速列車穩(wěn)定安全運(yùn)行的重要保證。機(jī)械可靠性是機(jī)械產(chǎn)品使用過程中質(zhì)量指標(biāo)的重要反映，可有效保障產(chǎn)品的正常服役和使用，其顯著特點(diǎn)與產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和使用全壽命周期的各個(gè)階段均密切相關(guān)。漸變可靠性的研究能反映產(chǎn)品在強(qiáng)度變化、載荷多次作用的的情況下，其可靠度的變化趨勢。研究漸變可靠性靈敏度能夠把握隨機(jī)參數(shù)靈敏度的變化趨勢，在設(shè)計(jì)使用中加以注意。本文應(yīng)用矩方法、隨機(jī)過程等數(shù)學(xué)方法，并結(jié)合高鐵線路

2、測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在高速轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的漸變可靠性及其靈敏度研究方面做了以下研究:
　　(1)對漸變可靠性理論進(jìn)行研究，包括機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度退化的漸變可靠度和考慮載荷作用次數(shù)的漸變可靠度的計(jì)算方法，以及漸變可靠性靈敏度的計(jì)算方法。在計(jì)算漸變可靠性的過程中使用了攝動(dòng)法、四階矩理論、Edgeworth級數(shù)方法等可靠性數(shù)學(xué)理論，在漸變可靠性模型中使用了Gamma強(qiáng)度退化隨機(jī)過程模型、載荷多次作用的數(shù)學(xué)模型。為了驗(yàn)證方法的實(shí)用性和準(zhǔn)確性，在螺栓、氣門

3、等零件中進(jìn)行了漸變可靠性理論的應(yīng)用計(jì)算，并將結(jié)果和Monte Carlo模擬方法的結(jié)果進(jìn)行了對比。
　　(2)對機(jī)械系統(tǒng)的漸變可靠性理論進(jìn)行了研究，在文中以螺栓串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)系統(tǒng)為例，在計(jì)算模型中加入了漸變可靠性理論，并計(jì)算了系統(tǒng)的隨機(jī)參數(shù)漸變可靠性靈敏度。
　　(3)建立了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的有限元模型。以JIS4207和UIC615-4兩個(gè)鐵路標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)，對轉(zhuǎn)向架構(gòu)架進(jìn)行了強(qiáng)度分析。在JIS標(biāo)準(zhǔn)體系下使用了四種載荷模擬，在UI

4、C標(biāo)準(zhǔn)體系下分析了13個(gè)典型工況，分別得到了各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的最大應(yīng)力部位和最大應(yīng)力值。使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)擬合的方法，根據(jù)有限元模擬結(jié)構(gòu)得到了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的可靠性模型狀態(tài)函數(shù)，并建立了兩種標(biāo)準(zhǔn)的可靠性模型。計(jì)算了構(gòu)架的可靠度和可靠性靈敏度，分析了各隨機(jī)變量的均值、方差靈敏度。并對兩種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對比分析。
　　(4)在轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的可靠性模型的基礎(chǔ)上建立了漸變可靠性模型。漸變模型的建立使用了Gamma退化過程和多次載荷作用模型，并研究了兩種模型疊加

5、的情況。分析了三個(gè)主要作用力的漸變可靠性靈敏度值得變化趨勢。
　　(5)研究了車輪踏面磨損對車輛穩(wěn)定性和舒適性的影響。車輪踏面的磨損是一種漸變的過程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括0-25萬公里的車輪踏面磨損和不同車速下測得的車輛穩(wěn)定性指標(biāo)和舒適性指標(biāo)。與《200km/h以上速度級動(dòng)車組動(dòng)力學(xué)性能試驗(yàn)鑒定方法及評定標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定的相應(yīng)指標(biāo)的極限值進(jìn)行比較，車輛的穩(wěn)定性和舒適性滿足要求。為了進(jìn)一步研究踏面磨損對指標(biāo)的影響，計(jì)算了各個(gè)指標(biāo)的臨界值曲面。<