[发明专利]一种高速列车疲劳寿命评估方法及系统

说明书

本发明提供了一种高速列车疲劳寿命评估方法及系统，包括：采用光纤光栅采集车体底架应力数据；利用采集的应力数据进行损伤计算，将计算的损伤数据视作随机变量，建立起维纳过程，通过辨识其概率参数求解；其中，求解时通过设定参数初值作为先验分布，进而不断基于最新数据进行参数的后验分布计算，根据后验分布计算剩余寿命的概率密度函数；上述剩余寿命的概率密度函数为所有测点剩余寿命的平均概率密度函数，基于上述剩余寿命的概率密度函数求解单个测点的剩余寿命。

技术领域

本发明属于列车疲劳寿命评估技术领域，具体涉及一种高速列车 疲劳寿命评估方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必 然构成在先技术。

结构的疲劳破坏是安全设计中一直倍受各方关注的，也是交通运 输工具在制造和运行中不得不重视的问题。为了保障各条线路上运营 的列车能够安全可靠稳定的运行，对各个系列动车组的运营状态进行 跟踪监控。动车组在实际运用条件(地区、环境和线路)下，车体底架 结构动态应力的测量，通过测量所收集到的数据信息，掌握其运营状 态下的应力及损伤数据，对未来的改进和维护，具有相当的指导意义。

目前在工程上广泛应用的结构可靠性分析模型是以传统的静强 度失效模式为基础的应力—强度干涉模型，对于随机复杂载荷情形， 通常会得到误差较大的结果。此外，用于轨道车辆结构疲劳损伤计算 的方法并未考虑载荷随机性带来的损伤随机性，而这种随机性会随着 服役时间的增长而累积，由此造成结构寿命评估会产生较大的误差。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出了一种高速列车疲劳寿命评估方 法，本发明从概率统计的角度出发，以监测得到的损伤数据为输入， 考虑随机因素，基于数据驱动的方法对轨道车辆结构疲劳进行可靠性 评估。

根据一些实施例，本发明采用如下技术方案：

第一方面，公开了一种高速列车疲劳寿命评估方法，包括：

采用光纤光栅采集车体底架应力数据；

利用采集的应力数据进行损伤计算，将计算的损伤数据视作随机 变量，建立起维纳过程，通过辨识其概率参数求解；

其中，求解时通过设定参数初值作为先验分布，进而不断基于最 新数据进行参数的后验分布计算，根据后验分布计算剩余寿命的概率 密度函数；

上述剩余寿命的概率密度函数为所有测点剩余寿命的平均概率 密度函数，基于上述剩余寿命的概率密度函数求解单个测点的剩余寿 命。

作为进一步的技术方案，采用光纤光栅采集车体底架应力数据时， 动应力测点主要分布在车体底架的一位端端部底架以及变流器吊挂 横梁。

作为进一步的技术方案，在车体上安装监测设备，将动应力测点 通过测试线连接到监测设备上，进行全程连续采集应力数据。

作为进一步的技术方案，利用采集的应力数据进行损伤计算，利 用线性累积损伤模型进行计算，当损伤总量达到临界值1时材料失效； 在多级加载条件下，累积损伤D由下式计算：

式中：n_i为第i级加载水平下实际发生的应力循环次数；N_i为第 i级加载水平下材料的疲劳寿命；M为加载总级数。

作为进一步的技术方案，基于所有测点累积损伤的剩余寿命t的 概率密度函数为：

式中：ζ为临界损伤，取1。

作为进一步的技术方案，求解单个测点的剩余寿命时：