陶福君

[摘 要]走形部關(guān)系到整個車組運用安全，走行部可靠性測試直接關(guān)系到列車運營安全評估，可靠的測試、分析方法有助于提高動車組安全性。

[關(guān)鍵詞]應(yīng)力測點 疲勞強(qiáng)度 疲勞極限 DVS1612 循環(huán)次數(shù) KFM 應(yīng)力 安全

中圖分類號：T1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0003-01

0. 引言

中國高鐵技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界最前沿，為了設(shè)計更好的、更安全的車組，需要對現(xiàn)有設(shè)計進(jìn)行可靠的測試分析，尤其對于高速列車的走形部的疲勞評價，本文將對此進(jìn)行簡單討論。

1. 測點選擇

應(yīng)力測點的選擇方法如下：

a）可與應(yīng)力模擬計算結(jié)果進(jìn)行對比的位置。

b）形狀變化明顯的部位、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的斷面變化明顯的部位、焊縫邊緣等預(yù)計應(yīng)力集中的部位。

c）轉(zhuǎn)向架制造工序規(guī)定在載荷試驗結(jié)束后需要焊接其他零件的部位、機(jī)械加工中構(gòu)件的厚度發(fā)生變化的部位及其附近。

d）基于以往轉(zhuǎn)向架測試經(jīng)驗，動應(yīng)力幅值較高的部位。

2.分析方法

（1）、分析前數(shù)據(jù)處理

按照疲勞損傷的觀點，影響結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度最主要的因素是動應(yīng)力的變化范圍（），通常用動應(yīng)力幅值（）這個參量來表示。采用雨流法進(jìn)行統(tǒng)計計數(shù)后，編制出測點的應(yīng)力幅值譜，反映實際的動應(yīng)力歷程。

疲勞強(qiáng)度的評估方法及其疲勞強(qiáng)度的取值按照DVS 1612進(jìn)行。使用Soderberg公式：

其中，σa為計算應(yīng)力幅值，σm為計算應(yīng)力均值，σs為構(gòu)架材料的屈服強(qiáng)度，σ-1為折算成平均應(yīng)力為0的應(yīng)力幅值。

對于平均應(yīng)力小于0的情況，不予折算。

（2）、等效應(yīng)力計算

將折算后的“應(yīng)力幅值-頻次”譜，依據(jù)下式計算200萬次等效應(yīng)力。（考慮計算方便和保守起見，在小于108時，m值取5；108時對應(yīng)的應(yīng)力值，需查DVS1612中200萬次的許用應(yīng)力，通過如下公式（2）換算，并令式中的，為疲勞極限）

DVS1612中200萬次循環(huán)對應(yīng)的應(yīng)力值，依如下公式計算

其中，x取值請查詢標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。（Rσ為應(yīng)力比取值-1）

（3）、一個應(yīng)力譜的損傷計算

由Miner線性疲勞累計損傷法則，計算測試?yán)锍虄?nèi)一個應(yīng)力譜產(chǎn)生的損傷 （D1）的公式如下

車組，需要對現(xiàn)有設(shè)計進(jìn)行可靠的測試分析，尤其對于高速列車的走

（本文中應(yīng)力譜分為64級）

式中各符號說明如下：為各級應(yīng)力幅值的循環(huán)次數(shù)； C1和m為S-N曲線參數(shù)；在計算累計損傷時，當(dāng)時，Di=0

（4）等效應(yīng)力幅的計算

設(shè)等效應(yīng)力幅（）作用N次，結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的損傷為D，即

式中，N是標(biāo)準(zhǔn)中許用應(yīng)力對應(yīng)的循環(huán)次數(shù)，取N=2×106次。

已知實測應(yīng)力譜的運行公里數(shù)為L1，一個應(yīng)力譜產(chǎn)生的損傷為D1；設(shè)產(chǎn)生損傷D的安全運行里程為L公里（對于本文，假設(shè)動車組使用壽命30年，每年50萬公里，因此L取1500萬公里），則：

代入D和D1的表達(dá)式，得：

3.結(jié)束語

此方法可以通過實測數(shù)據(jù)，推算預(yù)測壽命里程是否滿足。當(dāng)然在里程推算時，保守起見，應(yīng)該將較小應(yīng)力考慮在其內(nèi)。同時不同標(biāo)準(zhǔn)對于應(yīng)變片位置有要求，在測試時請依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求貼片。