电力机车车体关键部件疲劳全寿命评估方法

摘要：

针对电力机车车体在线路循环激励作用下的疲劳裂纹失效问题,对关键部件进行了动应变测试,结合标准载荷,研究了其疲劳全寿命.首先,以某电力机车车体为研究对象,对关键部件进行了线路动应变测试,并对测试数据进行低通滤波;其次,对滤波结果进行雨流计数,基于国际焊接协会(International Institute of Welding,IIW)标准确定测点焊缝材料参数,并按照Palmgren-Miner线性累积损伤理论进行了关键部件疲劳裂纹萌生寿命计算;然后,以车体枕梁和垂向减振器安装座的底架局部结构为例,建立了关键部件裂纹扩展仿真子模型,并基于EN 12663标准确定了子模型载荷工况;最后,在垂向减振器动应变测点位置插入初始裂纹,基于断裂力学方法计算了疲劳裂纹扩展寿命,从而获取了车体垂向减振器安装座疲劳全寿命数据.研究结果表明,电力机车车体垂向减振器安装座在既有线路上的疲劳裂纹萌生寿命为6.86×107公里;具有2 mm表面半长、0.8 mm深的初始半椭圆型表面裂纹的电力机车车体,在EN 12663标准要求的载荷条件下,至少还能承受4.18×107次载荷循环才会完全丧失承载能力.研究结果为必要的车体结构改进提供了可靠的试验和仿真依据,为评定机车运营中车体的安全可靠性提供了极强的指导作用和参考价值.

关键词：车辆工程、电力机车、车体、动应变测试、损伤累积、断裂力学、裂纹扩展仿真

分类号：U260.32(机车工程)

资助基金：国家自然科学基金;中国中车股份有限公司科技研究开发计划项目

在线出版日期：2023-03-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：10-16