交变气动载荷作用下高速列车风机底板连接铆钉疲劳特性研究

摘要

针对复杂服役环境交变气动载荷下高速列车底板-铆钉结构的疲劳损伤问题,提出基于服役气动载荷-铆钉结构应力分布的疲劳载荷谱编制及损伤评估方法.首先,建立列车底板/铆钉/梁板有限元模型,分析不同方向气动载荷下底板弯曲效应对铆钉结构强度的影响机理,获取气动载荷-铆钉应力的非线性传递因子;然后在列车底板布置气动差压测点捕捉底板服役气动载荷谱;最后,结合服役气动载荷谱和非线性传递因子编制铆钉结构的动应力载荷谱,基于雨流计数和Miners累积损伤准则建立铆钉结构二维八级载荷谱,并采用第四强度理论应力准则进行疲劳损伤评估.研究结果表明:在交变载荷下,高速动车组达到服役寿命960万km时,铆钉结构2个危险点在3个分区气动载荷及平均气动载荷作用下的疲劳总损伤分别为0.64,0.53,0.56,0.51和0.19,0.52,0.36,0.13.疲劳总损伤达到1.0,即认为铆钉结构气动致疲劳失效,由计算结果可知,高速动车组服役寿命内,铆钉结构能够满足使用要求.