轨道车辆点焊疲劳寿命预测方法对比研究及应用

摘要

典型轨道车辆不锈钢点焊车体通常有几千甚至几万个焊点,使用数值仿真对其进行建模和准确预测疲劳寿命耗时巨大且非常困难,需对比和优选现有预测方法评估其疲劳寿命。但根据何种测试方法和评价准则来评估现有预测方法的优劣,是点焊抗疲劳设计研究需要解决的问题。提出一种点焊寿命预测仿真优选方法,采用拉剪和剥离两类试样模型和试验数据测试,以幂函数R 2量化“计算应力-疲劳失效次数”离散度和误差因子衡量仿真预测精度,再以不同有限元模型网格尺寸测试各方法的网格不敏感度,单个焊点的构建时间对比建模效率。根据所提方法分别对比名义应力法、RUPP、伞状和简化点焊结构应力法。结果表明,简化结构应力法离散度最小,预测精度、建模效率最高,且具备网格不敏感特性。以近3万个点焊的不锈钢车体仿真验证了该方法的有效性和实用性。