[发明专利]轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种疲劳强度测试方法和装置，特别涉及一种针对轨道车辆的车体结构大部件疲劳试验方法及装置，属于轨道车辆试验技术领域。

背景技术

随着我国城市化进程的推进，城轨车辆的需求量也在不断加大。城市轨道车辆稳定运行保证城规车辆发展的关键因素，而车辆疲劳可靠性是有关城市轨道车辆稳定运行的有力保证，因此车辆疲劳可靠性评估方法作为一项关键技术越来越受到关注。

疲劳试验是试件或模拟机件在各种环境下经受交变载荷而测定其疲劳性能的依据，是研究和验证结构疲劳性能的主要方法。零件或者小构件疲劳试验可以借助通用的疲劳试验机和裂纹检测设备进行考察，而大尺寸部件或者全机疲劳试验技术由于技术和设备的制约，目前较难完成。

全尺寸结构疲劳试验通常按简化的试验载荷谱以多点协调加载方式进行试验加载。整个试验过程包括耐久性试验和损伤容限试验。前者的目的是发现在预定使用寿命内结构可能发生疲劳破坏的部位和确定各危险部位疲劳寿命，后者的目的在于测定裂纹扩展的速率和结构残余强度，同时，在试验中须对试件进行连续的检测。

在城轨车辆试验技术领域中，针对车体及其大部件静强度试验技术已趋于成熟，主要方法是依据不同的强度标准，在车体静强度试验台对全尺寸车体或车体大部件进行加载和评估。但是，对于车体疲劳强度试验来说，由于受到试验条件和试验技术的制约而没有开展。因此，针对于城轨车辆大部件单元的疲劳强度试验技术就显得尤为重要，且此类试验对于保证车辆运行稳定性起着重要作用。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题，提供了一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置，可以快速准确测试如侧墙等大部件焊缝的疲劳强度，操作简易可行，而且可以提供准确的检测数据以供对车辆疲劳安全可靠性进行分析研究。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法，包括：

利用有限元模型仿真技术，模拟待试验车体结构件在整车疲劳状态下的试验工况，并以此确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤；

根据上步骤得出的试验加载工况，对待试验车体结构件施加相应载荷，并对疲劳强度进行检测的步骤。

进一步，在确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤中，还具体包括如下步骤：

确定车辆疲劳载荷工况；

依据得出的疲劳载荷工况，对待试验车体结构件进行有限元建模、计算和分析，记录待试验车体结构件的各向位移值及关键点应力值，使待试验车体结构件的位移和应力与整车计算结果中对应位置的待试验车体结构件的位移和应力保持一致，并以此确定试验加载工况。

进一步，所述车辆疲劳载荷分为垂向疲劳载荷与横向疲劳载荷两部分，并分别按如下公式确定；

垂向疲劳载荷=车辆正常工作状态下的载荷×(1±0.15)×g；

横向疲劳载荷=车辆正常工作状态下的载荷×(±0.15)×g。

进一步，在依据疲劳载荷工况确定试验加载工况的步骤中，利用递进的方法对有限元模型进行约束和加载分析。

进一步，在对待试验车体结构件的疲劳强度进行检测的步骤中，还具体包括如下步骤：

根据试验加载工况，确定待试验车体结构件的载荷加载点及数据采集点；

将加载装置和数据采集装置布置在载荷加载点及数据采集点处，对待试验车体结构件施加载荷，同时进行各向位移值及关键点应力值的数据采集；

对关键部位的焊缝进行渗透探伤检测。

进一步，疲劳强度检测包括超员载荷工况下侧墙垂直受拉试验和正常工作载荷下侧墙疲劳载荷加载试验。

进一步，所述数据采集装置包括位移计和贴附于车体被测部位的应变片，所述加载装置包括作动器，所述渗透探伤检测采用射线探伤检测及渗透检测，所述位移计、应变片及作动器通过信号线与控制装置连接。

本发明的另一个技术方案是：

一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验装置，包括：

待试验车体结构件；

模拟装置，用于模拟、计算、分析确定试验加载工况；

加载装置，用于根据试验加载工况向待试验车体结构件加载；

检测装置，用于检测待试验车体结构件的各向位移值、关键点的应力值及关键部位焊缝的探伤检测。

进一步，所述加载装置为多个作动器，多个作动器通过通道与液压作动缸连接，所述作动器与控制电脑连接。