螺栓紧固件弯曲疲劳强度试验研究

论文摘要

高速列车轮轴系统中的轴装制动盘与车轴通过高强度螺栓间接连接。螺栓在运用过程中会出现弯曲载荷,曾出现导致制动盘螺栓断裂失效的情况。为此,研究螺栓弯曲疲劳强度对完善疲劳测试体系,提高我国动车组运行的安全性具有重要意义。本文选取了我国高速列车动车组线路实测数据,通过螺栓弯曲疲劳试验确定螺栓弯曲疲劳强度参数,以评估制动盘螺栓的可靠性。首先,通过分析制动盘螺栓受载过程中的实际工况,结合ABAQUS仿真结果,设计出可以基于MTS疲劳试验机,实现纯弯曲加载的螺栓试验工装。为保证工装耐久性要求,部分材质选用40Cr,并进行热处理。试验所用螺栓为M14×140的10.9级高强螺栓,并选取三个测量截面布置应变片,连接至EDaQ动态采集仪进行应变数据收集。试验所用设备为MTS810疲劳试验机,采用位移加载方式。实验表明测点的应变波形为正弦曲线,其幅值随距螺栓头部的距离增大而减小。基于ncode软件对实验数据进行处理,得到不同测量截面的应力幅度及循环次数。应力数据表明弯曲应力是拉伸应力的十倍以上;同一螺栓不同测量截面应力幅度与距螺栓头部的距离负相关,其关系式满足梁理论方程。计算出螺栓断裂处应力,结合循环次数绘制螺栓弯曲疲劳的S-N曲线,确定制动盘螺栓的弯曲疲劳强度。并将所得参数用于高速列车线路实测数据,基于ncode软件,完成制动盘螺栓的可靠性的评估。图48幅,表15个,参考文献41篇。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 选题背景及意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 螺栓紧固件疲劳强度
•     1.2.2 螺栓弯曲疲劳试验工装研究
•     1.2.3 螺栓可靠性评估方法
•   1.3 论文主要研究内容
• 2 螺栓弯曲疲劳试验工装
•   2.1 试验工装方案设计
•     2.1.1 试验条件
•     2.1.2 工装方案设计
•   2.2 试验工装参数确定
•     2.2.1 有限元分析
•     2.2.2 确定螺栓参数
•   2.3 三维模型建立
•     2.3.1 连接件模型建立
•     2.3.2 工装模型的建立
•   2.4 试验工装系统实物
•     2.4.1 测试工装系统
•     2.4.2 测试螺栓制备
•     2.4.3 试验工装系统使用流程
•   2.5 本章小结
• 3 螺栓弯曲疲劳试验结果分析
•   3.1 螺栓弯曲疲劳试验
•     3.1.1 施加扭矩计算
•     3.1.2 实验计划
•     3.1.3 应变数据采集装置
•   3.2 应变数据采集及处理
•     3.2.1 中性层理论
•     3.2.2 螺栓实测样本
•     3.2.3 应变数据采集
•     3.2.4 弯曲、拉伸应变转化
•   3.3 试验结果分析
•     3.3.1 数据处理工具
•     3.3.2 弯曲、拉伸应力幅度比值
•     3.3.3 应力均值、应力幅值曲线
•   3.4 本章小结
• 4 螺栓弯曲疲劳S-N曲线
•   4.1 螺栓弯曲方程
•     4.1.1 材料力学理论方程
•     4.1.2 边界条件的确定
•     4.1.3 弯曲方程的确定
•   4.2 断裂位置分析
•   4.3 弯曲疲劳S-N曲线
•     4.3.1 断裂处应力幅度
•     4.3.2 循环次数确定
•     4.3.3 弯曲疲劳S-N曲线绘制
•   4.4 本章小结
• 5 制动盘螺栓可靠性评估
•   5.1 制动盘螺栓实测数据
•     5.1.1 数据处理方法
•     5.1.2 实测数据分析
•   5.2 确定载荷谱级数
•     5.2.1 雨流计数法
•     5.2.2 Miner线性累计损伤法则
•     5.2.3 级数确定
•   5.3 长大下坡道线路损伤分析
•   5.4 可靠性分析
•     5.3.1 螺栓截面应力合成
•     5.3.2 损伤计算
•     5.3.3 可靠性评估
•   5.5 本章小结
• 6 结论
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 学位论文数据集

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 潘越

导师: 王曦

关键词: 螺栓弯曲,弯曲疲劳强度,制动盘螺栓,曲线

来源: 北京交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 力学,铁路运输

单位: 北京交通大学

分类号: O346.2;U270.33

总页数: 87

文件大小: 6829K

下载量: 169