基于结构应力法的焊接构架疲劳累积损伤研究*

孟子超，王伯铭

(西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031)

0 引言

传统的轨道交通结构设计大多采用静态设计的方式，是以安全系数作为指标保证强度裕量的定值方法，但常常忽略由于速度提升或者线路运行条件恶劣导致的结构动载荷及动态响应的增加，进而造成承载结构的疲劳破坏。转向架构架作为承载结构，在复杂的交变载荷作用下，构架焊缝处极易形成疲劳裂纹，影响车辆运行的安全可靠性，因此提高构架的抗疲劳强度已成为日益紧迫的问题[1]。

长期以来，焊接结构的疲劳强度评估主要采用名义应力法。但是在工程运用中，受困于焊接接头的几何形状与受力状态的复杂性，很难找到与焊接标准中相对应的S-N曲线[2]。为解决名义应力法在焊接结构疲劳强度评定中应用的局限性，基于表面外推的热点应力法首先被应用于海上结构的管接头中，国内外学者也相继对热点应力法展开深入的研究[3，4]。但该方法也存在一定的局限性：对处于双向应力状态的焊接板结构使用热点应力法进行评估时，仅适用于应力主要垂直于焊缝的情况。

针对传统焊接结构疲劳评估方法展现出的局限性，2007美国机械工程师协会ASME以标准的形式推出了基于力学基本原理及大量焊接试验发明的结构应力法，2015年新增了基于结构应力法预测焊接结构疲劳寿命的概述和步骤[5]。本文以某悬挂式单轨车辆转向架焊接构架为研究对象，根据EN13749制定构架的疲劳载荷谱，结合ASME标准中给定的结构应力法对焊接构架进行虚拟疲劳试验。……