關(guān)于高速列車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強度試驗的探討

郭 璇 張向海 王 倩

中車長春軌道客車股份有限公司

關(guān)于高速列車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架強度試驗的探討

郭 璇 張向海 王 倩

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本文介紹了高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞強度的一種試驗方法，獲得了某高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的強度參數(shù)，為轉(zhuǎn)向架構(gòu)架設(shè)計和改進提供了依據(jù)。

構(gòu)架；疲勞；強度

1 引言

轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是高速動車組的關(guān)鍵部件，連接著列車車體與車輪，起著承載、傳力、緩沖、導(dǎo)向的作用。構(gòu)架一般由鋼板焊接而成，經(jīng)過長時間列車振動會產(chǎn)生裂紋甚至斷裂，所以構(gòu)架的疲勞強度問題是各科研機構(gòu)和車輛制造單位的研究熱點。

2 構(gòu)架疲勞強度試驗評估方法

2.1 評估點選取

選取評估點的原則為：靜強度分析時產(chǎn)生應(yīng)力最大和較大的點；焊接件在接頭部位以及焊縫位置處容易產(chǎn)生疲勞裂紋的位置；在零部件中有一些形狀復(fù)雜、會產(chǎn)生很大的應(yīng)力集中、分析時會產(chǎn)生畸變的位置；車輛在以往運營中發(fā)生過疲勞裂紋乃至斷裂的部位[1]。本文選取某高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架仿真分析時的6個危險點作為評估點。

2.2 構(gòu)架疲勞強度試驗評估

本文靜強度試驗分析和疲勞強度試驗分析均采用國際鐵路聯(lián)盟的UIC標準，構(gòu)架的疲勞壽命評估主要采用Goodman-Smith疲勞極限圖法。此方法的關(guān)鍵在于繪制Goodman-Smith曲線圖，將疲勞試驗評估點的應(yīng)力幅值(縱坐標)和平均應(yīng)力值(橫坐標)繪入疲勞極限圖內(nèi)，如果落入Goodman-Smith曲線圖內(nèi)，則構(gòu)架疲勞強度符合疲勞強度要求，否則超出疲勞強度要求。表1為6個疲勞試驗評估點的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅。

根據(jù) Goodman-Smith 疲勞極限圖1可以看出，選取危險評估點的平均應(yīng)力值和應(yīng)力幅值所組成的坐標點均落在所繪制的疲勞極限圖的包絡(luò)線內(nèi)，表明該構(gòu)架在規(guī)定負載時滿足疲勞強度要求。

3 結(jié)論

在高速列車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架疲勞強度試驗分析中，采用Goodman-Smith疲勞極限圖法已成為構(gòu)架疲勞強度評估的有效手段之一。分析表明：

(1)通過對高速列車構(gòu)架強度試驗分析得到了被試構(gòu)架的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅等參數(shù)；

(2)基于Goodman-Smith疲勞極限圖法可識別并判定構(gòu)架在規(guī)定的負載時是否滿足強度要求；

(3)構(gòu)架疲勞強度試驗對構(gòu)架疲勞強度進行驗證，同時可對仿真分析結(jié)果起到驗證作用，進而為構(gòu)架的設(shè)計與改進提供依據(jù)。

表1 疲勞試驗評估點的平均應(yīng)力和應(yīng)力幅

圖1 構(gòu)架評估點的Goodman-Smith疲勞極限圖

[1]于鵬源.CRH3-350轉(zhuǎn)向架構(gòu)架結(jié)構(gòu)強度研究[D].吉林大學(xué),2015.