基于动应力的地铁构架疲劳损伤与疲劳寿命计算

作为轨道车辆走行部的极关键结构，转向架构架的服役安全性受到极大重视与关注。以新设计的地铁车辆动车转向架样本构架为研究对象，基于其在位使用状态下的动应力进行疲劳损伤与疲劳寿命研究。结合车辆运行状态数据，研究构架关键部位的损伤分布特征，分析构架疲劳损伤快速累积的原因。针对样本构架关键部位：计算其裂纹萌生寿命；基于雨流计数后的应力幅子样完成应力幅分布核密度估计；建立裂纹扩展模型，采用蒙特卡洛法与反函数法计算构架关键部位不同运行里程下的累积失效概率。结果表明，构架累积失效概率随运行里程增加而快速增加，裂纹萌生后对应于97.5%可靠度的运营里程为3万km；构架疲劳寿命为裂纹萌生寿命与扩展寿命之和，97.5%可靠度下为48.39万km。研究结果为进一步提升构架抗疲劳设计、优化转向架检修周期提供研究基础。