摘要
近年来，随着中国高速铁路的发展，越来越多的高速动车组投入运营，目前高速动车组都采用一系悬挂与二系悬挂联合的方式进行振动衰减。轴箱钢簧（又称一系钢簧）作为高速动车组重要的一系悬挂元件，其性能的好坏影响着高速动车组的运行平稳性和安全性，其重要性不言而喻。但在车辆运营过程中，有些线路高速动车组的钢簧使用寿命远低于其设计寿命，甚至时常发生钢簧断裂现象，直接影响高速动车的运行安全，若钢簧疲劳断裂问题得不到有效解决，势必给铁路事业带来严重安全威胁和重大经济损失。 本文以动车组某型轴箱钢簧为研究对象，通过有限元仿真计算，利用单轮对高频激励试验台进行台架试验，从振动响应角度对钢簧疲劳断裂进行深入研究，从而找到其失效的根本原因。建立考虑钢簧弹性模态的刚柔耦合动车组模型，仿真分析钢簧在不同轨道激励下的动应力及振动响应，从而对轴箱弹簧疲劳断裂原因进行验证，并针对性提出改善对策，同时仿真分析轴箱钢簧断裂对车辆动力学性能的影响，总结故障对应的动力学特征，为列车运行状态的监测提供方法和依据。本文的主要内容如下： 1.通过三维软件对轴箱钢簧进行可视化建模，将钢簧导入到HyperMesh软件中进行网格生成和预应力加载，随后导入ANSYS软件计算钢簧模态；通过单轮对高频激振试验台，进行高频激振扫频试验，对扫频下钢簧的加速度信号与动应力信号进行频域和时频分析，并对其动应力数据进行归一化处理，得到钢簧单一振动输入下的应力数据，并绘制幅频特性曲线。 2.建立考虑钢簧弹性模态的刚柔耦合动车组模型，对车辆的振动响应、钢簧动应力及其振动传递特性进行仿真分析，仿真工况分为车轮多边形激励、枕跨冲击与随机激励，并根据各工况下动应力数据分别进行钢簧疲劳寿命估算。 3.对轴箱钢簧断裂后的参数进行计算，通过参数设置在SIMPACK中模拟钢簧断裂，对钢簧故障后的250km/h动车组的运行平稳性及安全性进行仿真计算，分析钢簧断裂后列车动力学性能。
NETL