轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在不同速度級(jí)下的動(dòng)應(yīng)力試驗(yàn)研究

0 引言

通過(guò)線(xiàn)路試驗(yàn)測(cè)試轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在實(shí)際運(yùn)用工況下的動(dòng)應(yīng)力-時(shí)間歷程，可反應(yīng)構(gòu)架在運(yùn)用工況中各因素如速度、線(xiàn)路、車(chē)輪磨耗以及異常振動(dòng)對(duì)構(gòu)架疲勞可靠性的影響，這對(duì)保證構(gòu)架的疲勞可靠性是必不可少的。轉(zhuǎn)向架構(gòu)架應(yīng)力譜是進(jìn)行構(gòu)架的可靠性壽命計(jì)算、疲勞強(qiáng)度評(píng)估和損傷容限分析的基本數(shù)據(jù)，對(duì)于高速列車(chē)與內(nèi)燃機(jī)列車(chē)均具有指導(dǎo)性意義。而通常情況下編制的構(gòu)架應(yīng)力譜是沒(méi)有考慮速度、線(xiàn)路等運(yùn)用工況的。

為了編制考慮速度影響的應(yīng)力譜，本文在鄭俆線(xiàn)鄭州東到蕭縣北進(jìn)行了實(shí)測(cè)，分析不同速度下動(dòng)應(yīng)力變化情況，為動(dòng)車(chē)組轉(zhuǎn)向架構(gòu)架應(yīng)力譜的編制提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

問(wèn)題四：夸大其詞，內(nèi)容失真。在本次習(xí)作中，很多學(xué)生寫(xiě)了貓狗等小動(dòng)物，可是因?yàn)槿鄙僬鎸?shí)的生活體驗(yàn)，把筆下的動(dòng)物“神”化了。如小狗為了拯救小作者舍棄了自己的生命，最后又在結(jié)尾神奇地復(fù)活了。這樣的作文違背了觀(guān)察作文所要求的真實(shí)性的原則。

1 因子分析法

因子分析法

是從研究變量?jī)?nèi)部相關(guān)的依賴(lài)關(guān)系出發(fā)，把一些具有錯(cuò)綜復(fù)雜關(guān)系的變量歸結(jié)為少數(shù)幾個(gè)綜合因子的一種多變量統(tǒng)計(jì)分析方法。它的基本思想是將觀(guān)測(cè)變量進(jìn)行分類(lèi)，將相關(guān)性較高，即聯(lián)系比較緊密的分在同一類(lèi)中，而不同類(lèi)變量之間的相關(guān)性則較低，那么每一類(lèi)變量實(shí)際上就代表了一個(gè)基本結(jié)構(gòu)，即公共因子。對(duì)于所研究的問(wèn)題就是試圖用最少個(gè)數(shù)的不可測(cè)的所謂公共因子的線(xiàn)性函數(shù)與特殊因子之和來(lái)描述原來(lái)觀(guān)測(cè)的每一分量。

因子分析法與主成分分析法都屬于因素分析法，都基于統(tǒng)計(jì)分析方法，但兩者有較大的區(qū)別：主成分分析是通過(guò)坐標(biāo)變換提取主成分，也就是將一組具有相關(guān)性的變量變換為一組獨(dú)立的變量，將主成分表示為原始觀(guān)察變量的線(xiàn)性組合；而因子分析法是要構(gòu)造因子模型，將原始觀(guān)察變量分解為因子的線(xiàn)性組合。通過(guò)對(duì)上述內(nèi)容的學(xué)習(xí)，可以看出因子分析法和主成分分析法的主要區(qū)別為：

本文將從教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方式和實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)三個(gè)角度，分析和討論嵌入式系統(tǒng)課程的教學(xué)改進(jìn)方案，提出以真實(shí)的企業(yè)項(xiàng)目為驅(qū)動(dòng)的課程設(shè)計(jì)方法，從實(shí)際出發(fā)，讓學(xué)生學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，提高授課效率。

機(jī)制建設(shè)滯后。近年來(lái)，在“落實(shí)三轉(zhuǎn)、聚焦主業(yè)”的大背景下，許多農(nóng)商行進(jìn)一步強(qiáng)化了各級(jí)紀(jì)委的監(jiān)督職能，制度安排和流程配置越來(lái)越多，要求越來(lái)越高，責(zé)任越來(lái)越大。但在強(qiáng)調(diào)監(jiān)督的同時(shí)，配套的監(jiān)督機(jī)制或流程卻出現(xiàn)滯后，主要表現(xiàn)為以下幾點(diǎn)。

選取部分樣點(diǎn)的等效應(yīng)力幅見(jiàn)表1。

其中，U為R的特征向量。

在考慮有殘余項(xiàng)ε時(shí)，可設(shè)包含ε

的矩陣ρ為誤差項(xiàng)，則有R-AAT=ρ。

在因子分析中，殘余項(xiàng)應(yīng)只在ρ的對(duì)角元素項(xiàng)中，因特殊項(xiàng)只屬于原變量項(xiàng)，因此，a

的選擇應(yīng)以ρ的非對(duì)角元素的方差最小為原則。而在主成分分析中，選擇原則是使舍棄成分所對(duì)應(yīng)的方差項(xiàng)累積值不超過(guò)規(guī)定值，或者說(shuō)被舍棄項(xiàng)各對(duì)角要素的自乘和為最小，這兩者是不同的。

設(shè)原有變量有p個(gè)，分別為X

，X

，…，X

，且每個(gè)變量經(jīng)過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化后都是均值為0，方差為1的標(biāo)準(zhǔn)化變量。因子分析的數(shù)學(xué)化模型

為：

模型（1）的矩陣形式為：

測(cè)試車(chē)輛為某型動(dòng)車(chē)組，8節(jié)編組，運(yùn)營(yíng)速度為200~420km/h。運(yùn)營(yíng)線(xiàn)路為新開(kāi)通的鄭俆高鐵線(xiàn)鄭州東到蕭縣北區(qū)段，共計(jì)266km。本研究中測(cè)點(diǎn)位置布置在構(gòu)架疲勞關(guān)鍵部位，疲勞關(guān)鍵部位通過(guò)對(duì)構(gòu)架進(jìn)行有限元強(qiáng)度分析和模態(tài)分析，結(jié)合強(qiáng)度試驗(yàn)和結(jié)構(gòu)特征予以確定，部分測(cè)點(diǎn)位置如圖1所示。數(shù)據(jù)采集通過(guò)eDAQ數(shù)據(jù)采集設(shè)備完成，采樣頻率1000Hz，信號(hào)后處理采用機(jī)車(chē)車(chē)輛結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力專(zhuān)用數(shù)據(jù)處理軟件，包括應(yīng)變信號(hào)的零漂處理、應(yīng)變到應(yīng)力的轉(zhuǎn)換、干擾濾波處理、峰谷值挑選、雨流計(jì)數(shù)

應(yīng)力譜編制及推斷，以及等效應(yīng)力幅計(jì)算等。

總之，干式變壓器的運(yùn)行溫度高低對(duì)其使用壽命及安全運(yùn)行起決定性的作用，干式變壓器冷卻系統(tǒng)的效率及可靠性，是降低變壓器運(yùn)行溫度的必不可少的手段，因此對(duì)于變壓器冷卻系統(tǒng)改造，降低變壓器運(yùn)行溫度是能夠確保設(shè)備可靠安全運(yùn)行措施。

2 工程應(yīng)用

式中，X表示可實(shí)測(cè)隨機(jī)向量；F為公共因子，且公共因子F

，F(xiàn)

，...，F(xiàn)

相互獨(dú)立且不可測(cè)；e是特殊因子，表示原有變量X

不能被因子變量所解釋的部分，彼此之間是互不相關(guān)的。a

是公共因子的負(fù)載，表示在各個(gè)因子變量不相關(guān)的情況下，第i個(gè)原有變量和第j個(gè)因子變量的相關(guān)系數(shù)，體現(xiàn)了X

在第j個(gè)公共因子變量上的相對(duì)重要性，a

的值越大，公共因子F

和原有變量X

的關(guān)系就越強(qiáng)。

2.1 等效應(yīng)力幅

三是落實(shí)“三條紅線(xiàn)”，加強(qiáng)流域水資源管理與保護(hù)。一要落實(shí)水資源開(kāi)發(fā)利用控制紅線(xiàn)?；就瓿商饔蛩糠峙浞桨?，完成東南諸河取水許可總量控制指標(biāo)方案、長(zhǎng)三角取水許可總量控制和水資源保障方案編制。開(kāi)展太湖流域用水總量考核評(píng)估方案研究和太湖流域省界斷面水量考核方案編制，開(kāi)展流域水資源監(jiān)控能力建設(shè)。

②主成分分析中，新變量Z的坐標(biāo)維數(shù)j（或主成分的維數(shù)）與原始變量維數(shù)相同，它只是將一組具有相關(guān)性的變量通過(guò)正交變換轉(zhuǎn)換成一組維數(shù)相同的獨(dú)立變量，再按總方差誤差的允許值大小，來(lái)選定q個(gè)（q＜p）主成分；而因子分析法是要構(gòu)造一個(gè)模型，將問(wèn)題的為數(shù)眾多的變量減少為幾個(gè)新因子，新因子變量數(shù)m小于原始變量數(shù)P，從而構(gòu)造成一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模型。可以認(rèn)為，因子分析法是主成分分析法的發(fā)展。

式中：L

為一個(gè)應(yīng)力譜的實(shí)測(cè)千米數(shù)，一般情況下是動(dòng)應(yīng)力測(cè)試的總里程；L為預(yù)計(jì)動(dòng)車(chē)組壽命內(nèi)的總里程，這里取1500萬(wàn)公里；N為疲勞極限所對(duì)應(yīng)的循環(huán)數(shù)，焊接接頭一般取200萬(wàn)次，母材取1000萬(wàn)次；n

為各級(jí)應(yīng)力水平對(duì)應(yīng)的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)；m為S-N曲線(xiàn)的指數(shù)，對(duì)于焊接接頭，取3~3.5，對(duì)于母材，取材料疲勞試驗(yàn)得出的值；σ

為各級(jí)應(yīng)力水平的幅值；σ

為總里程的等效應(yīng)力幅

。

為便于對(duì)變幅載荷下構(gòu)架的疲勞壽命進(jìn)行評(píng)定，將各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力譜按等損傷原則等效為恒幅應(yīng)力幅，即等效應(yīng)力幅。研究中采用Miner線(xiàn)性疲勞累計(jì)損傷法

和材料（或結(jié)構(gòu)上相應(yīng)焊接接頭）的S-N曲線(xiàn)，求預(yù)計(jì)壽命內(nèi)總里程數(shù)對(duì)應(yīng)的等效應(yīng)力幅，即

2.2 構(gòu)架測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力因子分析

對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架動(dòng)應(yīng)力樣本進(jìn)行因子分析。

①提取公共因子。對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，見(jiàn)表2，然后因子分析，得出公共因子碎石圖，見(jiàn)圖1。從圖1中可以看出，第一個(gè)成分的特征值變化比較明顯，特征值從第二個(gè)成分開(kāi)始變化平緩，根據(jù)碎石準(zhǔn)則，提取第一個(gè)成分作為公共因子F，其累計(jì)方差貢獻(xiàn)率為93.8%，即可以解釋原始變量信息的93.8%。

①主成分分析是將主要成分表示為原始觀(guān)察變量的線(xiàn)性組合，而因子分析是將原始觀(guān)察變量表示為新因子的線(xiàn)性組合，原始觀(guān)察變量在兩種情況下所處的位置不同。

一般來(lái)說(shuō)，很多中餐店具備相對(duì)健康的食物選擇，比如涼拌菜、白灼菜等放油較少的菜，小米粥、玉米糊等五谷雜糧，豆?jié){、茶水等無(wú)糖飲料。而洋快餐中往往除了油炸食品、精白米面主食、甜飲料，就沒(méi)有其他選擇了，不太可能湊個(gè)相對(duì)健康的外賣(mài)搭配。

②構(gòu)造因子變量。公共因子個(gè)數(shù)確定后，得出因子載荷矩陣，如表2所示。從表2可知，公共因子只有一個(gè)F，說(shuō)明轉(zhuǎn)向架構(gòu)架所有測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力受速度影響狀況相同，所有構(gòu)架測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力都可以用一個(gè)回歸方程表示。

③計(jì)算因子得分。采用回歸方法得出因子得分系數(shù)矩陣（見(jiàn)表3）。

2.3 構(gòu)架測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力與速度關(guān)系

根據(jù)因子分析得到的系數(shù)矩陣和主成分矩陣，可以寫(xiě)出各測(cè)點(diǎn)的等效應(yīng)力計(jì)算公式為：

式中：Component是因子主成分，所有測(cè)點(diǎn)的主成分構(gòu)成了累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，即可以解釋多少原始變量信息；F是因子得分系數(shù)，描述的是原始變量的取值，這里表征除去速度影響下的構(gòu)架測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力大?。籗tr和Mean分別是數(shù)據(jù)的方差和均值，由表2可知，速度越高，構(gòu)架應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的動(dòng)應(yīng)力均值和方差越大。

在教學(xué)實(shí)踐中，在條件允許的情況下，教師就可以帶領(lǐng)學(xué)生走出教室，讓學(xué)生走進(jìn)大自然中，在大自然中感受各種各樣的節(jié)奏，促使學(xué)生進(jìn)一步的感知到大自然所獨(dú)有的節(jié)奏美感，使其靜靜的品味律動(dòng)，使其的節(jié)奏感大大提升。這樣的教學(xué)方法更加有趣、生動(dòng)，與小學(xué)生現(xiàn)階段的學(xué)習(xí)特點(diǎn)相符合，使培養(yǎng)目標(biāo)得到真正的落實(shí)。

根據(jù)式（5）計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的等效應(yīng)力并列入表4中。得到50%置信度下的構(gòu)架各測(cè)點(diǎn)在不同速度下的等效應(yīng)力。

3 結(jié)語(yǔ)

本文提出了一種表針不同速度級(jí)下動(dòng)應(yīng)力大小的因子分析法。文中結(jié)合某型動(dòng)車(chē)組在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中以240~420km/h的速度級(jí)下運(yùn)行的線(xiàn)路測(cè)試數(shù)據(jù)，運(yùn)用因子分析法，得到唯一的公共因子F，說(shuō)明了構(gòu)架不同測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力受速度的影響狀況相同，可以用因子得分系數(shù)表征不同測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力在去除速度影響下的大小。速度影響的是動(dòng)應(yīng)力數(shù)據(jù)的平均值和方差，即在更高的速度下，構(gòu)架測(cè)點(diǎn)動(dòng)應(yīng)力數(shù)據(jù)有更大的均值和方差，會(huì)導(dǎo)致最終等效應(yīng)力增大，但是測(cè)點(diǎn)的得分系數(shù)不會(huì)被速度影響，即可評(píng)判測(cè)點(diǎn)在不考慮速度影響下動(dòng)應(yīng)力的大小。同時(shí)本文給出了各測(cè)點(diǎn)在不同速度下的等效應(yīng)力的大小。

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