通過不同的方法分析了鐵路車輛焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度

1、通過不同的方法分析了鐵路車輛焊接結(jié)構(gòu)疲勞強度摘要：最大載荷的疲勞極限的方法（恒載荷幅）和變幅載荷的累積損傷的方法都是對機車車輛的轉(zhuǎn)向架疲勞評估建立的方法。這些方法都用于一個輕軌車輛轉(zhuǎn)向架的垂直主載荷。評估工作，是為了根據(jù)EN 13749的規(guī)定規(guī)范負(fù)載，也為了垂直力譜范圍能夠從該鐵路車輛的多體系統(tǒng)仿真導(dǎo)出。多體系統(tǒng)仿真可以提供更真實的負(fù)載，這取決于其在實際的鐵路中的應(yīng)用情況。這些不同的疲勞評估允許了規(guī)范的荷載要求與現(xiàn)實的負(fù)載條件的比較。在一般的情況下，應(yīng)力分析是基于名義應(yīng)力法。另外，對于涉及到的區(qū)域最大應(yīng)力，執(zhí)行一個缺口應(yīng)力分析。對某些壓力點的應(yīng)力分析比較結(jié)果表明了，實際荷載的假設(shè)和不同的評價方

2、法的疲勞評估的潛力和優(yōu)點。關(guān)鍵詞：疲勞評估 機車車輛的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架 耐力極限的方法 累積損傷的方法 名義應(yīng)力分析 缺口應(yīng)力分析1. 簡介 大量的對機車車輛轉(zhuǎn)向架強度評估的不同的計算與實驗測試是必須的。相關(guān)的歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 13749 是基于舊UIC KODEX 615 ，并且需要機械強度的四個階段的驗收：l 靜強度及疲勞強度計算，l 靜態(tài)和動態(tài)載荷的靜態(tài)測試，l 耐疲勞定義的測試計劃，l 根據(jù)服務(wù)跟蹤和人生軌跡測試。對于前三個階段，EN 13749包含了相關(guān)負(fù)載不同的鐵路應(yīng)用的假設(shè)，即規(guī)范荷載的要求。 根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，這是可以用持久極限法和累積損傷法證明的疲勞強度。通常情況下，計算疲勞評估耐力極限，

3、因為它是快速決定有關(guān)結(jié)構(gòu)發(fā)展過程的簡單方法。第二驗收階段是對計算結(jié)果進(jìn)行檢查。在第三階段，疲勞強度是證明一個定義的載荷譜。對轉(zhuǎn)向架框架進(jìn)行控制，使得沒有裂縫顯露。最后驗收階段可以通過累積評估損傷方法。 附加載荷的假設(shè)是提供多個鐵路車輛系統(tǒng)仿真機構(gòu)。在多體系統(tǒng)模擬中，真正的鐵路應(yīng)用條件可以考慮更充分，如實際荷載的變化取決于軌道的特性（直線，數(shù)量和半徑曲線）在有效載荷的變化。 對仿真結(jié)果的評估需要用累積損傷方法。這種方法的結(jié)果不能直接與疲勞持久極限方法的結(jié)果進(jìn)行比較。在本文中，通過累積損傷方法對等效應(yīng)力的測定來對各種評價方法進(jìn)行比較。這是新的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架評估過程的解決方案。 使用一個轉(zhuǎn)向架一些高負(fù)載

4、的焊接接頭來對各種評價方法進(jìn)行比較。這種轉(zhuǎn)向架框架無論是有軌電車還是郊區(qū)的載客車輛上的轉(zhuǎn)向架都可以。 一般來說，這些不同的荷載假設(shè)以及強度評估是基于名義應(yīng)力法。此外，對于最大應(yīng)力區(qū)，應(yīng)用有效的缺口應(yīng)力法。鐵路結(jié)構(gòu)中的這種應(yīng)用方法是不正常的，因此不存在足夠的經(jīng)驗。命名 垂直力由于車體鐵路車輛荷載 車體與構(gòu)架間的橫向力由于貫穿曲線 車體和轉(zhuǎn)向架之間的縱向力由于牽引和制動 輥系數(shù)車身由于運行通過曲線 反彈由于車身在軌道上運行時的動態(tài)特性系數(shù) 周期數(shù)為準(zhǔn)靜態(tài)荷載試驗方案中根據(jù) 應(yīng)力范圍的周期數(shù) 應(yīng)用應(yīng)力范圍內(nèi)的周期數(shù) 應(yīng)用應(yīng)力范圍內(nèi)的周期數(shù) 名義應(yīng)力 名義應(yīng)力分量對點（1）單錐和雙角焊T型接頭對接焊縫

5、 名義應(yīng)力分量對點（2）單錐和雙角焊T型接頭對接焊縫 名義應(yīng)力分量對點（3）縱向雙面角焊縫 名義應(yīng)力分量對點（4）縱向雙面角焊縫 名義應(yīng)力范圍的動態(tài)部分 名義應(yīng)力范圍的準(zhǔn)靜態(tài)部分 最大的名義應(yīng)力范圍（恒載荷幅） 名義應(yīng)力設(shè)計值范圍（負(fù)荷）以上膝關(guān)節(jié)點（可變荷載幅值） 名義應(yīng)力設(shè)計值范圍（載荷）下膝關(guān)節(jié)點（可變荷載幅值） 額定疲勞類（脂肪疲勞強度周期） SN曲線名義疲勞強度 等效名義應(yīng)力范圍 通過計算強度評估的部分安全系數(shù) 通過試驗強度評估的部分安全系數(shù) 礦工和指定的 以上邊坡的SN曲線的拐點 邊坡的SN曲線的拐點 應(yīng)力設(shè)計值范圍（負(fù)荷）膝上點 應(yīng)力設(shè)計值范圍（負(fù)荷）膝蓋以下點 應(yīng)力設(shè)計值范圍（

6、電阻）在膝關(guān)節(jié)SN曲線點 焊接接頭應(yīng)力集中系數(shù) 板的厚度 焊接接頭的焊縫厚度 焊接接頭根部面長度 缺口半徑對焊接接頭焊趾 焊接接頭疲勞強度的有效的缺口 計算了焊接接頭缺口應(yīng)力范圍2.假定轉(zhuǎn)向架載荷根據(jù)EN 13749 圖1顯示了轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)，主要是轉(zhuǎn)向架的力和邊界條件。主要的載荷是垂直力載荷，車身扭轉(zhuǎn)載荷() ，由于牽引和制動施加橫向力時的運行通過曲線()進(jìn)一步負(fù)載的縱向力（），阻尼力和風(fēng)荷載的橫向力。以下的應(yīng)力分析和不同的疲勞評估的比較參考主要垂直疲勞載荷。這些垂直力，應(yīng)用在側(cè)架包括：l 靜態(tài)部分,l 準(zhǔn)靜態(tài)部分l 一個動態(tài)的部分 在上面的關(guān)系中是運行通過曲線的輥系數(shù)，是在軌道上運行時的動態(tài)

7、過程的反彈系數(shù)。分析轉(zhuǎn)向架的定義：= 0.1， = 0.2，一個準(zhǔn)靜態(tài)垂直力，有20個彈跳動態(tài)垂直力。這些最大垂向力是第一和第二的疲勞評估的基礎(chǔ)驗收階段。在疲勞試驗方案中，負(fù)荷序列如圖2所示根據(jù)。對于垂直力，有下面的關(guān)系，圖2中的力的符號和本文采用的力的符號，應(yīng)用：l ，l ，l 。3.常幅載荷下的疲勞評估疲勞極限的方法3.1.名義應(yīng)力分析當(dāng)前鐵路最常使用的結(jié)構(gòu)疲勞評估方法是采用名義應(yīng)力與動態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)荷載作用下的最大疲勞極限的方法。這是一個相對簡單的方法給出了相關(guān)應(yīng)力的快速測定，它允許轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)疲勞設(shè)計的快速評估。這對于結(jié)構(gòu)的發(fā)展過程是很重要的。轉(zhuǎn)向架的主要荷載是縱向和橫向力由于車體的支持。這

8、些力，有限元分析的應(yīng)力計算結(jié)果(FEM）是在圖3中顯示的名義上的主應(yīng)力分布根據(jù)S1根據(jù)。與有限元模型組成的殼單元進(jìn)行了應(yīng)力計算。以最高應(yīng)力水平應(yīng)力分為不同的疲勞評估的比較。在圖3中，這些壓力點表示幾個焊接點。這些都是以下幾點與名義應(yīng)力評價脂肪類根據(jù)IIW推薦和與相關(guān)的最大應(yīng)力分量：l 壓力點（1）- 標(biāo)志在表1和3-5：焊接連接板厚度30毫米，板厚12毫米（見圖4），T形接頭焊縫橫向應(yīng)力，單斜面對接焊縫（HY對接焊縫）和雙角焊縫（HY的對接焊縫和角焊縫厚度10毫米厚度= 3毫米），脂肪類：脂肪63。 帶約束的邊界條件： 在X方向位移 在Y方向位移 在Z方向位移圖1 與主要垂直轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)，橫向和

9、縱向力對轉(zhuǎn)向架圖2 疲勞試驗加載順序按 1 l 壓力點（2）- 標(biāo)志在表1和3-5：焊接連接板厚度30毫米，板厚12毫米（見圖4），T形接頭焊縫橫向應(yīng)力，單斜面對接焊縫（HY對接焊縫）和雙角焊縫（HY的對接焊縫和角焊縫厚度10毫米厚度= 3毫米），脂肪類：脂肪63。l 壓力點（3）標(biāo)志在表1和3-5：焊接連接法蘭盤（t = 12毫米）和梁（t = 10毫米）的縱向梁（梁），T型接頭與縱向焊縫應(yīng)力，雙面角焊縫（厚度= 6毫米），脂肪類：脂肪90。l 壓力點（4）- 標(biāo)志在表1和3-5：焊接連接法蘭盤（t = 12毫米）和梁（t = 8毫米）的橫向梁（梁），T型接頭與縱向焊縫應(yīng)力，單斜面對接焊縫（

10、HY的對接焊縫和角焊縫）（HY-butt焊縫厚度為10毫米，焊縫厚度= 3毫米），脂肪類：脂肪90。壓力點（1）和（2），最大應(yīng)力發(fā)生在角焊縫的焊趾根部間隙由于一個非常小的（約2毫米）。根部間隙或根面長度是T型或十字接頭內(nèi)非焊接區(qū)（見圖5）。在圖3中，主應(yīng)力的分布是正常結(jié)果的圖形表示的有限元計算。這是正常的輸出不包含關(guān)于主應(yīng)力方向的信息，因為這個方向是可變的，取決于感興趣的點的位置。這些選擇的壓力點，表1包含最大公稱應(yīng)力分量的有限元計算。此外，這些荷載最大應(yīng)力范圍和計算許用應(yīng)力范圍比表示在這個表格。疲勞的評價是要求的指導(dǎo)的DVS 1612 ，這對德國鐵路結(jié)構(gòu)焊接接頭的疲勞極限的方法是有效的。本指南包含的耐力極限值在周期循環(huán)滾動的機車車輛結(jié)構(gòu)焊接接頭試驗中。3.2.缺口應(yīng)力分析對于確定的疲勞強度評估，一個缺口應(yīng)力分析是有用的，因為焊縫幾何形狀的影響可以得到更好的估計（如焊縫喉厚）。在國際焊接學(xué)會建議，有效的缺口應(yīng)力方法的疲勞性能是更換缺口半徑等于 = 1毫米焊趾和焊根。 有關(guān)缺口應(yīng)力可以通過有限元方法，或通過適當(dāng)?shù)膽?yīng)力集中系數(shù)Kt計算。對于這樣一個