基于動應力實驗落下孔車疲勞壽命預測

郭桉揚　周偉　廖翔昊

摘 要：基于實測的車體裝車靜應力和運輸動應力，采用雨流計數法編制了基于載荷均幅值的二維八級載荷譜。根據Palmgren-Miner 線性累積損傷準則計算了運行試驗工況下各測點疲勞損傷及疲勞壽命，估算落下孔車服役的里程為8.96E+6公里，不斷服役時間為19年。

關鍵詞：落下孔車；分路校準；疲勞壽命；疲勞影響機理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.176

0 前言

基于學術界對于落下孔車疲勞特性研究甚少，本文根據有限元模態分析和服役期間易產生裂紋區域指導動應力實車試驗測點，以新型DK29落下孔車為對象，測得應力時程曲線，采用Miner線性累積損傷疲勞理論對車體結構疲勞壽命估算。

1 試驗方案

1.1 應力測點布置

選擇落下孔車6個測點作為考核點，實時監測應力時程數據作為樣本。

2 疲勞壽命評估

2.1 材料疲勞特性

國際計算疲勞壽命基本采用50%存活率的中值S-N曲線和95%存活率的S-N曲線，偏于安全考慮，使用95%存活率高強度鋼材試樣S-N曲線進行疲勞壽命估算，DK29落下孔車腹板梁主要采用Q460高強度鋼，參考相關材料國標規范GB50017-2003[1]；撐桿材料主要20號結構鋼，參考相關材料國標規范GB/T 8162-2008，表1為車體結構考核材料參數[2]。圖1、2為材料S-N曲線圖。

2.2 Miner線性累積損傷和疲勞壽命估算

各測點計算的疲勞壽命如表2。

DK29落下孔車最危險測點為16#斜拉桿，疲勞里程為8.69E+6公里，按照貨車重載規定在重載情況下最高行駛速度為50km/h，假設落下孔車不斷服役，通過計算，落下孔車疲勞壽命約為19年。

3 結論

本文通過對長大型貨車，DK29落下孔車從武義-保定站，全程1468.89km動應力時程數據得出以下結論：

本文采用了雨流計數法，編制了二維載荷譜，根據Palmgren-Miner線性損傷理論分別對腹板、肩座及斜拉桿危險點位置進行疲勞壽命評估，預測出落下孔車疲勞壽命約為8.69E+06公里，不間斷服役約為19年。本文僅考慮了應力對于車體結構的影響，具體分析疲勞壽命還應結合車體鋼材的雨水沖刷、砂石磨損、生銹等影響，預測壽命方法還有待于更進一步完善。

參考文獻：

[1]施剛，張建興.高強度結構鋼材Q460D的疲勞性能試驗研究[J].工業建筑，2014，44（03）：6-10.

[2]鄧彩艷，牛亞如，龔寶明等.承載超聲沖擊下焊接接頭疲勞性能的改善[J].焊接學報，2017，38（07）：72-76.