跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命预测研究

杜子学 马 帅 杨 震 唐 飞 李 耀

(重庆交通大学机电与汽车工程学院，400074,重庆//第一作者,教授)

转向架构架作为跨坐式单轨车辆的承载基础，不仅应具有足够的刚度和强度，而且还应有满足要求的疲劳强度。构架在复杂的交变载荷作用下极易形成疲劳裂纹,威胁列车的运行安全。

对跨坐式单轨转向架构架进行疲劳寿命预测，最合适的方法是名义应力法。名义应力法以材料或构件的应力—循环寿命曲线为基础，应用载荷计数统计方法和疲劳损伤累积理论评估试样或构件的疲劳寿命[1]。

1 转向架构架有限元模型建立

转向架主要由厚度和大小不同的薄板组装焊接而成，因此采用四边形单元为主，三角形单元为辅的板壳单元对构架进行网格划分[2]。转向架构架有限元模型如图1所示。

图1 转向架构架有限元模型

2 转向架构架单位载荷静强度分析

转向架构架疲劳寿命分析考虑的是满载直线匀速工况，采用Hyperworks软件对其满载直线匀速工况进行有限元计算，得到Von Mises应力最大值为154.4 MPa，位置在侧梁内部加强筋与侧梁内板焊缝连接处，其应力最大值小于材料Q 345D的屈服强度345 MPa。

采用准静态载荷叠加法，把转向架构架各载荷输入点处的单位载荷下的应力计算结果叠加起来，作为转向架构架疲劳寿命分析的有限元应力分析结果输入。在Hypermesh软件中建立关联点耦合空气弹簧座的安装面，将垂向载荷以集中力的形式施加到对应的关联点上，使用这种加载方式可以使集中载荷均匀分布在与关联点相耦合的面上。……