關于高速列車轉向架焊接構架強度試驗的探討

郭 璇 張向海 王 倩

中車長春軌道客車股份有限公司

關于高速列車轉向架焊接構架強度試驗的探討

郭 璇 張向海 王 倩

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

構架；疲勞；強度

1 引言

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

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

2.2 構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盟的UIC標準，構架的疲勞壽命評估主要采用Goodman-Smith疲勞極限圖法。此方法的關鍵在于繪制Goodman-Smith曲線圖，將疲勞試驗評估點的應力幅值(縱坐標)和平均應力值(橫坐標)繪入疲勞極限圖內，如果落入Goodman-Smith曲線圖內，則構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力和應力幅。

根據 Goodman-Smith 疲勞極限圖1可以看出，選取危險評估點的平均應力值和應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線內，表明該構架在規定負載時滿足疲勞強度要求。

3 結論

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

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

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

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

表1 疲勞試驗評估點的平均應力和應力幅

圖1 構架評估點的Goodman-Smith疲勞極限圖

[1]于鵬源.CRH3-350轉向架構架結構強度研究[D].吉林大學,2015.