车体振动模态对疲劳强度的影响分析

来源：机床与液压杂志2021年第1期北京时间：

作者：林凤涛，柯露露，李志和，杨洋，李仁秋，胡伟豪

单位：华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室；华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室；华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室；中国铁路南昌局集团有限公司；华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室；华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室；华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室

摘要：铁路运输车辆不断朝着高速以及轻量化方向发展，车体承受着复杂的交变载荷，极大地增加了车体结构疲劳断裂的风险。为探究车体结构振动对车辆结构安全性的影响，利用ANSYS Workbench进行车体模态仿真计算。结合服役环境下动车组车体运行模态测试数据，提取出车体1阶菱形(8~9 Hz)、1阶垂弯(12~13 Hz)、1阶横弯(15~16 Hz)及1阶扭转(17~18 Hz)模态频率，对车体有限元模型进行对比修正。利用雨流计数法对部分实测载荷谱数据谱进行处理，得到载荷谱雨流计数矩阵。在模态分析的基础上进行谐响应分析，得到上述不同模态频段范围内的频率响应函数，结合nCode疲劳仿真软件对车体疲劳强度进行仿真计算，得到不同频段范围内车体的疲劳损伤；采用Miner线性累积疲劳损伤理论对仿真计算结果进行疲劳损伤评估，结果表明：车体1阶菱形模态(8~9 Hz)附近频段对车体造成的损伤最大，其损伤位置在车钩与枕梁交接处附近。

关键词：车体振动模态;疲劳损伤;Miner线性累计损伤理论;疲劳仿真

基金资助：国家自然科学基金（51665014；52065021；51865009；51975210）；江西省自然科学基金（20192BAB206022）