基于动应力实验落下孔车疲劳寿命预测

郭桉扬　周伟　廖翔昊

摘 要：基于实测的车体装车静应力和运输动应力，采用雨流计数法编制了基于载荷均幅值的二维八级载荷谱。根据Palmgren-Miner 线性累积损伤准则计算了运行试验工况下各测点疲劳损伤及疲劳寿命，估算落下孔车服役的里程为8.96E+6公里，不断服役时间为19年。

关键词：落下孔车；分路校准；疲劳寿命；疲劳影响机理

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.176

0 前言

基于学术界对于落下孔车疲劳特性研究甚少，本文根据有限元模态分析和服役期间易产生裂纹区域指导动应力实车试验测点，以新型DK29落下孔车为对象，测得应力时程曲线，采用Miner线性累积损伤疲劳理论对车体结构疲劳寿命估算。

1 试验方案

1.1 应力测点布置

选择落下孔车6个测点作为考核点，实时监测应力时程数据作为样本。

2 疲劳寿命评估

2.1 材料疲劳特性

国际计算疲劳寿命基本采用50%存活率的中值S-N曲线和95%存活率的S-N曲线，偏于安全考虑，使用95%存活率高强度钢材试样S-N曲线进行疲劳寿命估算，DK29落下孔车腹板梁主要采用Q460高强度钢，参考相关材料国标规范GB50017-2003[1]；撐杆材料主要20号结构钢，参考相关材料国标规范GB/T 8162-2008，表1为车体结构考核材料参数[2]。图1、2为材料S-N曲线图。

2.2 Miner线性累积损伤和疲劳寿命估算

各测点计算的疲劳寿命如表2。

DK29落下孔车最危险测点为16#斜拉杆，疲劳里程为8.69E+6公里，按照货车重载规定在重载情况下最高行驶速度为50km/h，假设落下孔车不断服役，通过计算，落下孔车疲劳寿命约为19年。

3 结论

本文通过对长大型货车，DK29落下孔车从武义-保定站，全程1468.89km动应力时程数据得出以下结论：

本文采用了雨流计数法，编制了二维载荷谱，根据Palmgren-Miner线性损伤理论分别对腹板、肩座及斜拉杆危险点位置进行疲劳寿命评估，预测出落下孔车疲劳寿命约为8.69E+06公里，不间断服役约为19年。本文仅考虑了应力对于车体结构的影响，具体分析疲劳寿命还应结合车体钢材的雨水冲刷、砂石磨损、生锈等影响，预测寿命方法还有待于更进一步完善。

参考文献：

[1]施刚，张建兴.高强度结构钢材Q460D的疲劳性能试验研究[J].工业建筑，2014，44（03）：6-10.

[2]邓彩艳，牛亚如，龚宝明等.承载超声冲击下焊接接头疲劳性能的改善[J].焊接学报，2017，38（07）：72-76.