基于谱载荷地铁动力转向架构架疲劳强度研究

摘要

目前，我国正在大力发展轨道交通产业，“高速和重载”成为了发展的主题。这就对铁道机车车辆承载结构，特别是转向架构架等核心承载部件的疲劳可靠性提出了更高的要求。由于机车和客车主要采用焊接构架形式，而且焊接结构的疲劳问题是个跨学科的复杂问题，所以构架的疲劳寿命预测成了研究中“热点中的热点”。
　　 本文首先对国内外焊接构架的疲劳强度的研究现状和发展趋势进行综述，可知采用UIC、TB提供的强度试验标准中的模拟运营载荷和动态试验载荷作为构架设计初期的疲劳设计载荷是科学的、合理的。因此，本文先利用TB/T2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》(下文简称TB/T2368-2005)提供的模拟主要运营工况载荷，并结合UIC-ORE多轴应力转化为单轴应力疲劳强度评估方法对某地铁转向架构架主体进行基于无限寿命设计思想的疲劳强度评定。然后利用TB/Y2368-2005提供的动态连续载荷作为疲劳设计载荷结合最新的BS EN1993-1-9:2005《Eurocode3：Design of steelstructures-Part1-9：Fatigue》(下文简称Eurocode3)对侧梁区一条主焊缝和两个制动座板的母材边缘区域进行基于名义应力的疲劳寿命预测，并绘出上述三个区域节点累积损伤随侧梁纵向距离的变化规律。
　　 根据这两种方法对构架疲劳强度得出的评定结果，便可对构架结构做出进一步的改进，而且能得到疲劳寿命较短的区域。对这些区域的工艺质量要严格控制，如果寿命过短还应对构架的结构进行重新设计。
　　 本文采用的两种疲劳评定方法，前一种是基于无限寿命设计思想的疲劳极限法，后一种是基于有限寿命设计思想的累积损伤法。本文很好地将这两种方法结合在一起，对焊接构架设计初期的疲劳评定做出了有益的探索。