TBT1806-1986客车车体静强度试验方法.pdf

TB TB 中华人民共和国铁道部部标准 中华人民共和国铁道部部标准 TB/T 180686 TB/T 180686 客 车 车 体 静 强 度 试 验 方 法 客 车 车 体 静 强 度 试 验 方 法 19870108 发布 19880101 实施 中华人民共和国铁道部 发布中华人民共和国铁道部 发布 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 客车车体静强度试验方法 客车车体静强度试验方法 1. 总则 1. 总则 1.1. 本标准适用于准轨铁路一般用途客车车体强度和刚度的鉴定性试验。特种用途客车除特殊要 求外，也应按本标准进行鉴定性试验。 本标准不适用动车组中车辆。 注：客车车体系指客车车体钢结构。 1.2. 试验载荷、 鉴定标准(包括基本作用载荷、 许用应力、 刚度评定标准等)须符合 TB133578 铁 道车辆强度设计及试验鉴定规范的规定及设计任务书或建议书的要求。 1.3. 本标准采用的强度试验测量方法为电阻应变测量法。 1.4. 本标准规定范围以外的特殊性试验要求，须由供需双方和鉴定单位共同商定。 2. 试验场地 2. 试验场地 试验一般应在室内进行，其场地应满足下列要求： a具备 220V、50Hz 交流电源，风(压缩空气)源，水源，照明和起吊设备等。 b无阳光直晒、高温辐射和剧烈气流的影响，不漏雨，无腐蚀性气体，气温在 0以上并波动 较小。 c附近无强磁场、强噪声、强振动的干扰，以免影响试验。 3. 被试车辆 3. 被试车辆 3.1. 试验应在车体钢结构组成后、未安装木结构和设备的条件下进行。 3.2. 被试车体的制造质量应具有代表性。其结构的形式尺寸、工艺质量，材质，须经生产单位检 查合格后方能进行试验。 3.3. 试验前后须对被试车体的技术状态，如各部变形、铆接和焊接的质量情况等进行检查和测量， 并作记录。 3.4. 被试车体应按设计的支承方式，落于扭转试验台或无弹簧装置的转向架上。试验时至少有一 台扭转试验台或无弹簧装置的转向架能沿轨道随车体变形而自由移动。 4. 试验内容 4. 试验内容 4.1. 垂直载荷试验 4.1.1. 按运用载荷分布情况，在铺有木地板或枕木的底架上施加均布或集中试验载荷。 4.1.2. 测量各应力测点的应变值和挠度测点的位移值。 4.2. 纵向力试验 3 4.2.1. 纵向拉伸力和压缩力沿车钩中心线分别施加于前、后从板座上。当试验加载设备无法施加 纵向拉伸力时，可只施加纵向压缩力。 4.2.2. 测量各应力测点的应变值和挠度测点的位移值。 4.3. 扭转试验 4.3.1. 在枕梁端部四个抬车位或旁承处将车体顶起，使车体与转向架离开一定距离呈四点支承， 近似处于水平状态，然后，将任意一对角线上的两支承点上升或下降，使车体扭转。 加于车体的扭转力矩按下式计算： 1 21 2 b PP MK + =（1） 式中：扭转力矩，kNm(tfm)； K M 1 P 、分别为同一枕梁两支承点支承力变化的绝对值 kN(tf)； 2 P 1 b 同一枕梁两支承点间距离，m。 4.3.2. 测量各应力测点的应变值和枕梁各端部测点的位移值。 4.4. 顶车试验 4.4.1. 顶车试验一般在相当于车辆的空车状态条件下进行，即在车体钢结构的底架上施加相当于 木结构和设备重量的垂直试验载荷，然后在架车位将车体顶起，使车体与转向架离开一定距离呈四 点支承，近似处于水平状态。将任意一对角线的两支承点下降或上升使车体呈对角线上两点支承或 接近两点支承状态，导致车体形成最大扭转。 注：对于封闭壳体整体承载客车车体，对角线两支承点顶车试验方法为推荐性方法。 4.4.2. 测量各应力测点的应变值并观测顶车位附近结构的变形情况。 4.5. 扭转试验可在顶车试验工况中进行。 5. 测点布置与编号 5. 测点布置与编号 5.1. 应力测点 5.1.1. 应力测点应根据强度计算结果，并结合结构分析情况进行布置，主要承载构件受力大的部 位、应力集中严重的部位均应布置测点。 5.1.2. 应变片的布置方式应根据测点的应力状态确定。单向应力状态，应力方向已知时布单向应 变片；平面应力状态，主轴方向已知时布 90二向应变片(应变花)，主轴方向未知时布 45三向应 变片(应变花)。 5.1.3. 在测点布置图中，应标明测点的确切位置，断面突变部位测点应尽量靠近突变处，构件翼 缘上测点中心与其外缘的距离为 1Omm。 4 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 5.1.4. 应变片编号采用“零部件代号、断面位置编号、应力测点编号、应变片布置方位代号”四 级编号形式，各级编号均采用阿拉伯数码，前三级各占两位数码位置，最后一级只占一位数码位置， 共计为七位数码。应力测点的表示可只取前六位数码。 例如： 03 05 05 0 应变片布置方位代号 应力测点编号 断面(或部位)位置编号 零部件代号 零部件代号，推荐按附录 A(参考件)的规定编制。 断面位置和应力测点编号，可依次编为 01、02、03、99。对称断面和对称应力测点的 编号，建议采用其相邻的偶数号。 应变片布置方位代号，单向应变片或应变花中沿车体纵向的应变片以 0 麦示，应变花中沿垂直 于车体纵向的应变片以 1 表示，45方向的应变片以 2 表示。 5.2. 挠度测点 5.2.1. 中梁(包括牵引梁)在车体中央部位、两端和两心盘处须布挠度测点。建议编号从一位端开 始，依次为 1、2、3、4、5。无中梁车则只需布 1、2、4、5 四个测点，车体中央部位不设测点。 5.2.2. 侧梁在车体中央部位，两枕梁端部处须布挠度测点。建议编号从一位端开始，一位侧梁依 次为 12、13、14，二位侧梁相应为 22、23、24。 5.2.3. 扭转刚度的测点布置在两枕梁的四个端部。同一枕梁两端部的测点应布置在车体同一横断 面的相同水平位置，如图 1 所示。建议测点编号从一位端一位侧开始，依次为 n1、n2、n3、n4。 5 6. 试验设备和仪表 6. 试验设备和仪表 6.1. 测量用试验加载设备和仪表须在校验有效期内使用，否则应重新校验，合格后方能使用。 6.2. 试验加载装置的精度应不低于 3 级，用于显示载荷值的油压表、风压表、千分表和测量挠度 的位移传感器、百分表等，精度须不低于 1.5 级。应变仪的基本误差不超过测量值的2，100 以下不大于 2；零点飘移不超过34h。 6.3. 测量导线应选用同一规格，测量片和温度补偿片所用测量导线的长度和截面积须相同。 当双股测量导线单根线的电阻值与应变片的电阻值之比大于 1时，须对测量值按式 2 进行修 正： )21 ( R r cx +=（2） 式中： x 修正后的应变值； c 测得的应变值； r双股测量导线中单根线的电阻值，； R应变片的电阻值，。 6.4. 测量片和温度补偿片的规格、灵敏系数须相同，电阻值应尽量一致。补偿片所贴试件或部位 须不受载荷影响，其材质应与粘贴测量片的构件相同，两者所处环境温度也应一致。 7. 应变片的粘贴 7. 应变片的粘贴 7.1. 应变片粘贴部位须打磨露出光泽的金属表面，其表面粗糙度 R1 的最大允许值为 3.2m，并 用细纱纸抛光使砂削方向与贴片方向成 45角，然后用丙酮类洗料擦试，清除灰尘和油污。 7.2. 应变片可采用适宜的粘结剂牢固均匀地粘贴于被测部位，胶层要薄，须密贴，不得夹有气泡， 粘贴位置和方向要正确，不得移动，粘贴好后进行自然干燥或用红外线烘干，并将引出线焊于接线 板上。 7.3. 立变片粘贴干燥后，其与被试车体间以及测量导线与大地间的绝缘电阻值应不小于 200M， 并须用防潮剂密封。 8. 试验 8. 试验 8.1. 测量导线接好后，须首先进行预试、预试加载(包括卸载，本章下同)工况，一般为纵向加载 和垂直加载，如果垂直加载不方便时可只进行纵向加载。加载应分二级或三级进行。最大加载值为 试验所要求的最大值。 6 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 8.2. 预试过程中，须注意监视各级载荷下车体的应变、变形和仪表、加载设备的异常情况，检查 加载值与应变值是否成线性关系，确认应变片的粘贴质量，待认定各部技术状态正常后方能进行正 式试验。 8.3. 试验载荷应不小于基本作用载荷。 8.4. 正式试验时，每种试验工况加载次数一般应不少于 3 次，如果加载不方便，且前两次加载所 测数据可信时，第三次加载可不再进行。 8.5. 试验中应注意及时分析应变、挠度的变化规律，处理被试结构与测试系统出现的问题。 9. 试验数据的整理与换算 9. 试验数据的整理与换算 9.1. 试验数据的整理 加载后测得的读数减去加载前或卸载后读数所得数值为试验值。对每个测点各试验值须经分析 剔除异常数后求出算术平均值，以作为强度、刚度换算的依据。 注：异常数须结合试验具体情况判断。一般情况下，建议剔除最大、最小值中差值大于 20 的个别数。 9.2. 应变和应力的换算 根据试验数据整理所得平均应变值，须先换算为基本作用载荷下的应变，然后再依布片方式换 算成基本作用载荷下的应力。 9.2.1. 垂直静载荷下的应变换算 9.2.1.1. 底架中梁、端梁、横梁及斜撑测点应变换算公式 1 321 1 )( F gmmm cj + =（3） 式中： j 垂直静载荷下的应变值； 1c 试验载荷下测得的应变值； 1 F 试验载荷； 1 m 底架自重； 2 m 载重； 3 m 底架上的整备重量； g 重力加速度。 9.2.1.2. 枕梁、侧墙(包括测梁)和车顶测点应变换算公式 1 420 1 )( F gmmm cj + =（4） 7 式中：车体自重； 0 m 4 m 车体的整备重量。 9.2.2. 纵向力作用下应变换算 9.2.2.1. 1MN(100tf)纵向拉伸力作用下应变换算公式 1 1 1 F cL =（5） 式中： L 1MN(100tf)纵向拉伸力作用下应变值。当试验载荷为纵向压缩力时，则 1 1 1 F cL =（6） 9.2.2.2. 1.2MN(120tf)纵向压缩力作用下应变换算公式 1 1 2 . 1 F cY =（7) 式中： Y 1.2MN(120tf)纵向压缩力作用下应变值。 9.2.3. 40kNm(4tfm)扭转载荷作用下应变换算公式 1 1 40 KC cn M =（8） 式中： n 40kNm(4tfm)扭转载荷作用下应变值； 1KC M 试验扭矩。 9.2.4. 顶车载荷下应变换算公式 1 max 1 KC k cd M M =(9) 式中： d 顶车载荷下应变值； maxk M车体架修时可能形成的最大扭矩，即车体自重之半与架车位至车体纵向中心 线间距离的乘积，kNm(tfm)。 9.2.5. 单向应变片测点应力计算公式 E=(10) 式中：基本作用载荷下应力值，MNm 2(kgfcm2)； E弹性模量，MNm2(kgfcm2)。对于低碳钢和合金钢取为 210MNm(2.1106kgf cm 2)； 基本作用载荷下应变值。 9.2.6. 二向应变片测点主应力计算公式 8 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 )( 1 900 2 0 + = E (11) )( 1 900 2 90 + = E (12) 式中： 0 、 90 基本作用载荷下车体纵方向及其垂直方向的应力值，MNm 2(kgfcm2)； 泊松比，对于低碳钢和合金钢取为 0.30； 0 、 90 基本作用载荷下车体纵方向及其垂直方向的应变值。 9.2.7. 三向应变片测点主应力及其方向角计算公式 + + + = 2 9045 2 450 900 )()( 1 2 12 max min E (13) 900 900451 )(2 2 1 + = tga14) 式中：、基本作用载荷下代数值最大、最小主应力值，MNm max min 2(kgfcm2)； a主应力方向角，度。 数据整理时，须注意将主应力方向角 a 按下列公式转化为与车体纵向的夹角 max a 0； 当 0 90 ,45应变片位于第一或第三象限时(如图 2 所示)，a0=；45应变片位于第二或 第四象限时， a a 0=-。 a 当 0 90 ，45应变直位于第一或第三象限时，a0=90+；45应变片位于第二或第四象 限时， a a 0=90+(-a)。 注：、a a 0的计算均取代数值，a00 为逆时针旋转，a00 为顺时针旋转。 9.3. 应力合成 9 9.3.1. 应力合成须遵守“最大可能组合”原则。单向应力状态，可由各种基本作用载荷下按公式 (10)求得的应力直接进行合成。平面应力状态，则须先将各个方向的应变片在各种基本作用载荷下 的应变合成后，再按上述相对应的公式，求出合成主应力及其方向角。 9.3.2. 底架中梁、端梁、沈梁、横梁及斜撑应变和应力合成公式为 0 )()1 (+= Lydycjh K或(15) 0 )()1 (+= Lydycjh K或(16) 式中： h 为合成应变值， h 为合成应力值，MNm 2(kgfcm2)； dy K 垂直动载荷系数，按 TB1235 第 2.1.1 条规定计算； cj 垂直静载荷作用下应力，MNm 2(kgfcm2)； y 1.2MN(120tf)纵向压缩力作用下应力，MNm 2(kgfcm2)； L 1MN(100tf)纵向拉伸力作用下应力，MNm 2(kgffcm2)； 0 40kNm(4tfm)扭转载荷作用下应力，MNm 2(kgfcm2)。 9.3.3. 侧墙(包括侧梁)及车顶应变和应力合成公式为 0 )()1 (+= Lycdycjh KK或(17) 0 )()1 (+= Lycdycjh KK或（18） 式中：侧向力影响系数，取=0.1。 c K c K 9.3.4. 顶车应变和应力合成公式为 dkcjdh +=(19) dKcjdh +=(20) 式中： dh 顶车工况下合成应变值； dh 顶车工况下合成应变值，MNm 2(kgfcm2)； kcj 空车静载重下应变值，参照(3)和(4)式去掉分子中的载重和整备重量后换算求 得； Kcj 空车静载重下应力值，MNm 2(kgfcm2)； d 顶车工况下应变值； d 顶车工况下应力值，MNm 2(kgfcm2)。 10 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 9.4. 挠度的计算与换算 9.4.1. 在垂直或纵向试验载荷下，中梁(或侧梁)挠度一般可按图 3 形式作图求得或按下列公式计 算： =)( 24 2 1 211 VV L L VVf（21） + +=)( 24 2 21 255 VV L LL VVf（22） )( 2 1 4233 VVVf+=（23） 式中：中梁端部挠度，mm； 1 f 3 f 中梁中部挠度，mm； 5 f中梁另一端部挠度，mm； 1 V 中梁端部测得的位移值，mm； 2 V 心盘处测得的位移值，mm； 3 V 中梁中部测得的位移值，mm； 4 V 另一心盘处测得的位移值，mm； 5 V 中梁另一端部测得的位移值，mm； 1 L 中梁端部测点与心盘处测点间距离； 2 L 两心盘处测点间距离。 9.4.2. 基本作用载荷下挠度，应参照公式 3、4、5、7 中的比例系数由试验载荷下挠度换算求得。 11 9.5. 车体相当垂直弯曲刚度计算公式 )245( 384 2 1 2 2 2 2 LL f WL Ej=（24） 式中：相当垂直弯曲刚度，GNm Ej2(kgfmm2)； W 试验载荷或基本作用载荷下，单位长度载荷值，GNm(kgfmm)； f 试验载荷或基本作用载荷下，中梁、侧梁相应的挠度值，m。 9.6. 车体相对扭转角和相当扭转刚度计算公式 9.6.1. 车体相对扭转角按下式计算： 2 4321 )()( b =（25） 式中：相对扭转角，rad； 1 、 2 、 3 、 4 扭转刚度测点 n1、n2、n3，n4 垂直方向的位移值，mm； 2 b 同一枕梁两测点间距离，mm。(见图 1) 9.6.2. 车体相当扭转刚度按下式计算： L M G K j =（26） 式中：相当扭转刚度，MNm j G 2rad(kgfmm2rad)； L相当扭转截面间距离，m。 10. 试验资料与试验报告 10. 试验资料与试验报告 10.1. 原始试验资料须由试验鉴定单位存档备查。 10.2. 试验报告应包括下列内容； a试验概况； b被试车体结构特征及技术状态； c测点布置说明； d试验用加载设备，仪表型号与精度； e整理后试验数据及说明； f试验结果的分析与评定； g鉴定结论及改进建议； h应力、挠度测点图，基本作用载荷下应力及合成应力表(格式如附录 B)和挠度表； i试