一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法及系统，属于轨道车辆技术领域，包括以下步骤：获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时域载荷和加速度功率谱；将加速度功率谱作为振动试验台的输入载荷，同步采集试验工装输入加速度时域信号和转向架吊挂结构关键区域的应力响应；获取转向架吊挂结构的加速度

【技术实现步骤摘要】
一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法及系统


[0001]本专利技术属于轨道车辆
，具体涉及一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法及系统。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]随着轨道交通的快速发展，列车运营速度不断提高，线路条件不断恶化，转向架所承受的振动载荷不断增大，尤其对一系簧下部件的影响更为严重。目前轨道车辆吊挂部件的随机振动疲劳试验方法主要参考标准IEC 61373和线路实测加速度载荷，标准中规定的振动载荷与轨道车辆线路载荷往往存在较大的差异，从而导致吊挂结构的疲劳损伤计算偏离结构实际损伤。
[0004]基于线路载荷的振动疲劳试验通常将实测加速度载荷进行傅里叶变换得到加速度功率谱，然后通过幅值放大来实现结构的加速试验，专利技术人发现，该方法主要存在以下问题：(1)线路载荷一般为非平稳信号，以其对应的加速度功率谱作为振动试验的输入载荷将导致试验结果与实际损伤出现较大的差异；(2)试验模拟长寿命工况时采用幅值增强方法，通过增大幅值来缩减时间，这样会导致结构的试验应力幅值与实际服役状态下的应力存在较大差异，结构整体振动能力提升。在前期的轴装电线支架相关试验中，加速试验往往导致结构连接螺栓及安装线缆等附件出现多次失效的情况，加长试验周期，增加了试验成本。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法及系统，该方法通过线路实测加速度载荷及对应的载荷
‑
应力传递函数获取结构服役状态的应力时程曲线，进而编制应力谱，最后基于疲劳损伤一致性理论构建保留实际应力幅值
‑
缩短试验时间的加速度试验谱。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，包括以下步骤：
[0008]获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时域载荷和加速度功率谱；
[0009]将加速度功率谱作为振动试验台的输入载荷，同步采集试验工装输入加速度时域信号和转向架吊挂结构关键区域的应力响应；
[0010]获取转向架吊挂结构的加速度
‑
应力传递函数；
[0011]计算转向架吊挂结构关键区域的应力响应曲线，通过雨流计数法循环计数并编制应力谱，计算结构的相对疲劳损伤值；
[0012]构建高幅值、中幅值、低幅值三级应力谱，确定转向架吊挂结构整个寿命里程下的疲劳损伤，计算三级应力谱高、中、低幅值对应的循环次数；
[0013]建立三级试验应力谱，确定三级定频加速度试验谱。
[0014]作为进一步的技术方案，通过线路试验获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时
域载荷，而后利用傅里叶变换的方法计算得到对应的加速度功率谱。
[0015]作为进一步的技术方案，利用神经网络拟合方法或带通滤波的方式获取转向架吊挂结构的加速度
‑
应力传递函数。
[0016]作为进一步的技术方案，结合线路测试中振动加速度输入载荷和加速度
‑
应力传递函数计算得到转向架吊挂结构关键区域的应力响应曲线；而后通过雨流计数法循环计数并编制应力谱，计算结构的相对疲劳损伤值D1；
[0017][0018]其中，σ
i
、n
i
分别为应力幅值谱中第i级应力幅值和循环次数，C、m分别为车轮S
‑
N曲线的参数。
[0019]作为进一步的技术方案，对转向架吊挂结构关键区域的应力响应进行统计，计算得到结构的最大应力幅值，以该应力幅值作为试验谱的最高应力幅值σ
max
，确定高幅值σ
max
、中幅值0.75倍σ
max
、低幅值0.5倍σ
max
的三级应力幅值。
[0020]作为进一步的技术方案，三级应力谱中高、中、低幅值对应的循环次数按N：2N：3N设置。
[0021]作为进一步的技术方案，根据线路试验数据对应的运营里程L1及车辆设计里程L，确定转向架吊挂结构整个寿命里程下的疲劳损伤D：
[0022][0023]作为进一步的技术方案，依据疲劳损伤一致性理论，计算三级应力谱高、中、低幅值对应的循环次数，计算公式如下：
[0024][0025]作为进一步的技术方案，各级应力幅值对应的循环次数满足变异系数为0.1的高斯分布，建立失效概率为97.5％的试验应力谱；结合试验台工作能力及试验应力谱确定加速度试验谱，并设定试验载荷加载频率。
[0026]第二方面，本专利技术还提供了一种转向架吊挂结构振动疲劳试验系统，包括：
[0027]第一模块，用于获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时域载荷和加速度功率谱；
[0028]第二模块，用于将加速度功率谱作为振动试验台的输入载荷，同步采集试验工装输入加速度时域信号和转向架吊挂结构关键区域的应力响应；
[0029]第三模块，用于获取转向架吊挂结构的加速度
‑
应力传递函数；
[0030]第四模块，用于计算转向架吊挂结构关键区域的应力响应曲线，通过雨流计数法循环计数并编制应力谱，计算结构的相对疲劳损伤值；
[0031]第五模块，用于构建高幅值、中幅值、低幅值三级应力谱，确定转向架吊挂结构整个寿命里程下的疲劳损伤，计算三级应力谱高、中、低幅值对应的循环次数；
[0032]第六模块，用于建立三级试验应力谱，确定三级定频加速度试验谱。
[0033]第三方面，本专利技术还提供了一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现各指令；存储器用于存储多条指令，其特征是，所述指令适于由处理器加载并执行如上所
述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法。
[0034]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征是，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行如上所述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法。
[0035]上述本专利技术的有益效果如下：
[0036]本专利技术的振动疲劳试验方法，充分利用前期测试的加速度数据，提高了线路数据的利用率，同时可减免线路动应力测试成本；该方法中试验应力谱的各级应力幅值均为结构实际服役中的应力值，减小了常规试验通过增大载荷幅值来实现加速试验而导致的疲劳损伤误差。
[0037]本专利技术的振动疲劳试验方法，加速度试验谱直接由结构服役状态下的应力确定，消除了线路载荷非平稳性对结构损伤的影响；应力幅值谱以大量线路试验数据为依托，包含了轨道车辆的各种运营环境和载荷工况，例如线路波磨、高低速运行、进入隧道、不同曲线半径等典型工况，试验结果更贴近实际情况。
[0038]本专利技术的振动疲劳试验方法，采用定频高中低循环加载，充分考虑了不同加速度幅值作用顺序对试验结果的影响；载荷形式简单，易加载，提高了试验效率。
[0039]本专利技术的振动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，其特征是，包括以下步骤：获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时域载荷和加速度功率谱；将加速度功率谱作为振动试验台的输入载荷，同步采集试验工装输入加速度时域信号和转向架吊挂结构关键区域的应力响应；获取转向架吊挂结构的加速度
‑
应力传递函数；计算转向架吊挂结构关键区域的应力响应曲线，通过雨流计数法循环计数并编制应力谱，计算结构的相对疲劳损伤值；构建高幅值、中幅值、低幅值三级应力谱，确定转向架吊挂结构整个寿命里程下的疲劳损伤，计算三级应力谱高、中、低幅值对应的循环次数；建立三级试验应力谱，确定三级定频加速度试验谱。2.如权利要求1所述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，其特征是，通过线路试验获取转向架吊挂结构的输入振动加速度时域载荷，而后利用傅里叶变换的方法计算得到对应的加速度功率谱。3.如权利要求1所述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，其特征是，利用神经网络拟合方法或带通滤波的方式获取转向架吊挂结构的加速度
‑
应力传递函数。4.如权利要求1所述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，其特征是，结合线路测试中振动加速度输入载荷和加速度
‑
应力传递函数计算得到转向架吊挂结构关键区域的应力响应曲线；而后通过雨流计数法循环计数并编制应力谱，计算结构的相对疲劳损伤值D1；其中，σ
i
、n
i
分别为应力幅值谱中第i级应力幅值和循环次数，C、m分别为车轮S
‑
N曲线的参数。5.如权利要求1所述的转向架吊挂结构振动疲劳试验方法，其特征是，对转向架吊挂结构关键区域的应力响应进行统计，计算得到结构的最大应力幅值，以该应力幅值作为试验谱的最高应力幅值σ
max
，确定高幅值σ
max
、中幅值0.75倍σ
max
、低幅值0.5倍σ
max
的三级应力幅值。6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广全，张振先，冯永华，王玉光，胡海涛，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：