论文摘要
伴随中国铁路跨越式发展战略的实施,铁路车辆制造行业先后推出了一系列提速、重载新产品。在这些新产品投入市场运用之后,疲劳断裂问题日益突出。因而在70t级新型通用敞车产品的开发过程中,如果还是以传统的静强度设计理念进行产品设计,必然会造成产品结构静强度有余,疲劳强度不足的现象,将会对产品运用中的可靠性带来严重的安全隐患。因此,基于虚拟样机技术对70t级新型通用敞车车体进行抗疲劳设计就具有重要的现实意义。本文在认真研究了虚拟样机技术的关键技术,也就是性能仿真技术的基础之上,对70t级新型通用敞车主要进行了以下几方面的研究工作:首先,根据70t级新型通用敞车的结构特点和技术参数,为该车车体建立了详细的有限元模型;依据TB/T1335-1996《铁道车辆强度设计及试验鉴定规范》对模型进行了细致的静强度分析、模态分析。根据静强度分析结果和结构的焊接形式,确定该车车体较易出现裂纹的部位。其次,根据有限元静强度分析结果,以AAR标准中各类载荷谱为依据,从而获得时间历程动态应力,然后以AAR标准中各类焊接接头材料特性曲线,再基于Miner损伤累积理论,对70t级新型通用敞车车体关键部位的焊缝位置进行了抗疲劳设计。最后,在样车制造后,根据其静强度试验结果同样用AAR标准的载荷谱,作疲劳寿命预测,并与根据有限元分析结果作出的寿命预测相对比,薄弱部位基本一致。说明基于虚拟样机技术的抗疲劳设计是有重要意义的,也是可行的。本文对70t级新型通用敞车的抗疲劳设计,对以后新产品的开发研究具有重要借鉴意义。由于疲劳寿命预测影响因素众多,疲劳理论还不是十分成熟,因此,焊接结构的疲劳寿命预测尤为困难。疲劳寿命预测真正价值体现在设计阶段的方案对比,通过疲劳寿命预测对比优选出最佳设计方案,同时,也能通过疲劳寿命预测结果找出结构中应该认真关注的部位。