基于有效缺口应力的地铁构架疲劳损伤研究

地铁构架的疲劳失效在焊接接头的焊趾和焊根处均有可能发生，因此需要一种有效的疲劳评估方法来全面地分析转向架的疲劳可靠性。针对该问题，基于有效缺口应力法建立了某地铁转向架构架整体有限元模型，以及电机吊座翼板与横梁连接部位焊接接头的局部网格细化有限元模型，得到了焊接接头焊趾和焊根处的有效缺口应力分布。根据Miner损伤理论和对应的S-N曲线计算得到有效缺口应力法与名义应力法的累积损伤。结果表明，接头焊根处更易发生疲劳失效。此外，有效缺口应力法比名义应力法更加安全。为进一步研究不同载荷对损伤的影响，通过对比各载荷的累积损伤结果发现：对于有效缺口应力，损伤占比较大的5种载荷分别是扭转载荷、电机横向载荷、电机垂向振动载荷、电机驱动载荷、齿轮箱垂向振动载荷，其中扭转载荷占比最大，达30%～60%。文章验证了有效缺口应力法在地铁车辆构架疲劳评价中的安全性和适用性。