服役条件下的地铁天线梁疲劳损伤研究

摘要

以国内某型地铁天线梁结构为研究对象,建立了包含柔性体天线梁的刚柔耦合动力学模型,对实际线路以不同曲率半径曲线以及直线进行组合,并划分为四个阶段,以此模拟实际线路工况;基于车轮一个镟修周期内的四个阶段车轮径跳量跟踪测量数据,对镟修周期内的车轮多边形状态参数(阶数、幅值)进行区分,以此模拟车辆服役条件下实际的车轮不圆状态.通过有限元软件ANSYS及动力学软件SIMPACK联合仿真得到天线梁动态应力历程,并依据AAR标准进行平均应力的修正,结合天线梁材料的S-N曲线,采用Miner疲劳损伤累积法将一个镟修周期内的损伤进行200万km全寿命里程下线性外推,获得全寿命里程下的天线梁疲劳损伤,仿真结果表明疲劳损伤不满足全寿命疲劳要求.同时,对天线梁在不同阶段动应力显著不同进行了分析,结果表明由车轮多边形产生的43～53 Hz激励传递到了天线梁,引起天线梁共振效应,故而第三、四阶段产生较大动应力.