动车组车辆转臂节点疲劳寿命评估

作     者：宗仁莉 侯茂锐 ZONG Renli;HOU Maorui

作者机构：铁科院(北京)工程咨询有限公司北京100081 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道科学技术研究发展中心北京100081 

出 版 物：《城市轨道交通研究》 (Urban Mass Transit)

年 卷 期：2023年第26卷第10期

页      面：66-70页

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

基　　金：中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(J2019J005) 

主　　题：轨道交通 动车组 车辆 转臂节点 疲劳寿命 评估 

摘      要：目的:动车组车辆在运行过程中,其转臂节点在机械振动和外部环境的影响下,容易产生机械损伤和疲劳失效,需要对动车组车辆转臂节点的疲劳寿命进行评估。方法:针对动车组转臂节点,开展3组载荷、共6个转臂节点的疲劳试验,获得了不同载荷条件下的转臂节点径向刚度变化率;以橡胶材料Ogden为本构模型,建立转臂节点疲劳寿命有限元模型,分析了载荷对转臂节点疲劳损伤和疲劳寿命的影响规律。结果及结论:疲劳试验结果表明:载荷增加到90 kN后,转臂节点径向刚度变化率快速增大;200万次疲劳试验后,转臂节点径向刚度变化率为25.3%,且达到失效限值,橡胶出现部分溶胶现象,但并未出现明显裂纹。仿真计算结果表明:转臂节点橡胶层疲劳损伤的最大位置位于受载侧两端;随着载荷幅值的增加,转臂节点疲劳损伤逐渐向端部扩散,最终汇聚至橡胶层两端内外表面,且转臂节点疲劳寿命逐步减小;载荷由27 kN增大至100 kN时,转臂节点疲劳寿命急剧下降,径向疲劳寿命由790万次降低至88万次,轴向疲劳寿命由948万次降低至133万次。仿真计算结果与试验结果的一致性较好,说明仿真模型准确且可靠。