• ISSN 0258-2724
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基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估

李新康 王苏秦 刘潮涛 张嘉 陈逸斐

李新康, 王苏秦, 刘潮涛, 张嘉, 陈逸斐. 基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(2): 295-300, 330. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200301
引用本文: 李新康, 王苏秦, 刘潮涛, 张嘉, 陈逸斐. 基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估[J]. 西南交通大学学报, 2022, 57(2): 295-300, 330. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200301
LI Xinkang, WANG Suqin, LIU Chaotao, ZHANG Jia, CHEN Yifei. Fatigue Life Assessment of Metro Carbody Based on Submodel Method[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(2): 295-300, 330. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200301
Citation: LI Xinkang, WANG Suqin, LIU Chaotao, ZHANG Jia, CHEN Yifei. Fatigue Life Assessment of Metro Carbody Based on Submodel Method[J]. Journal of Southwest Jiaotong University, 2022, 57(2): 295-300, 330. doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200301

基于子模型方法的地铁车体疲劳寿命评估

doi: 10.3969/j.issn.0258-2724.20200301
详细信息
    作者简介:

    李新康(1987—),男,高级工程师,研究方向为轨道交通车辆车体结构的仿真分析与优化,E-mail:lixinkang@cqsf.com

  • 中图分类号: U270.14

Fatigue Life Assessment of Metro Carbody Based on Submodel Method

  • 摘要:

    车体是地铁车辆的重要承载部件,针对全尺寸车体疲劳试验综合难度高的问题,基于端部底架子模型包含了牵枕缓等在车体中受力最严苛结构的特点,提出采用端部底架子模型代替全尺寸车体进行疲劳试验的方法;建立了端部底架子模型和全尺寸车体的有限元模型,并参照EN 12663标准所确定的疲劳载荷,通过设置合理的边界条件使得端部底架子模型与全尺寸车体关键位置应力分布一致;将试验测得端部底架关键位置的应力与仿真结果进行对比,验证了有限元模型的准确性,进而采用名义应力法和Eurocode 9标准规定的疲劳寿命-应力(S-N)曲线对车体和底架焊缝部位进行了疲劳损伤计算. 结果表明:端部底架3个最大损伤位置与全尺寸车体一致,并且同一位置处端部底架的损伤值均大于车体损伤值,因此采用子模型法评估全尺寸车体的疲劳寿命易于获得相对保守的结果,针对地铁车体采用子模型法进行疲劳寿命评估是可行的.

     

  • 图 1  端部底架边界条件

    Figure 1.  End underframe boundary conditions

    图 2  端部底架有限元模型

    Figure 2.  FE model of the end underframe

    图 3  全尺寸车体有限元模型

    Figure 3.  FE model of the full-size carbody

    图 4  测点布置

    Figure 4.  Measuring points arrangement

    图 5  实测应力与计算应力对比

    Figure 5.  Comparison of measured stress and calculated stress

    图 6  焊缝类型示意

    Figure 6.  Weld type diagram

    图 7  焊缝S-N曲线

    Figure 7.  S-N curves of welding seams

    图 8  损伤云图

    Figure 8.  Damage nephogram

    图 9  端部底架疲劳试验

    Figure 9.  End underframe fatigue testing

    图 10  端部底架约束示意

    Figure 10.  Constraint diagram of the end underframe

    表  1  标准之间疲劳载荷工况对比

    Table  1.   Comparison of fatigue load cases between standards

    标准工况XYZ
    VDV 152 1 ± 1.20 m/s2 g ± 1.90 m/s2
    2 ± 1.60 m/s2 g ± 1.00 m/s2
    3 ± 1.50 m/s2 ± 0.60 m/s2 g ± 1.00 m/s2
    EN 12663 1 ± 0.15g
    2 ± 0.15g
    3 ± 0.15g
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    表  2  端部底架与全尺寸车体损伤对比

    Table  2.   Damage comparison of the end underframe and the full-scale carbody

    端部底架损伤整车损伤损伤部位
    0.5028 0.1910  地板下表面与枕内加强筋底板焊缝直角拐角处
    0.1796 0.0962  地板下表面与枕内加强筋底板135°拐角附近区域
    0.0857 0.0591  外侧枕内加强筋与枕梁下盖板焊缝
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-26
  • 修回日期:  2020-09-09
  • 网络出版日期:  2020-09-30
  • 刊出日期:  2020-09-30

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