转向架端部悬挂结构振动疲劳评估及优化

姜春龙, 于春洋, 程亚军, 张晓松

doi:10.13291/j.cnki.djdxac.2025.02.009

大连交通大学学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (02) : 66 -74. DOI: 10.13291/j.cnki.djdxac.2025.02.009

转向架端部悬挂结构振动疲劳评估及优化

姜春龙, 于春洋, 程亚军, 张晓松

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摘要

针对某地铁转向架端部悬挂轮缘润滑及踏面清扫支架在服役过程中焊缝位置出现裂纹的情况，对其随机振动疲劳问题展开研究。依据IEC 61373:2010标准载荷谱，采用Dirlik概率密度函数模型和Miner线性疲劳损伤准则对断裂焊缝进行振动疲劳评估，得到最大累计损伤为0.131,满足标准振动载荷要求。对实际线路条件下转向架端部振动信号进行分析可知：多区段存在55 Hz的振动主频，结构前2阶模态与构架端部振动主频耦合是造成焊缝疲劳失效的主要原因。考虑激励的非高斯特性，采用Lalanne疲劳损伤谱方法合成加速度功率谱，对失效焊缝进行基于线路谱的单轴频域疲劳校核，得到失效焊缝在线路激励条件下30万km累计损伤为1.33,与实际失效里程较为吻合。以线路载荷为边界条件，结合振动能量频域分布特点，基于提升结构模态和降低疲劳损伤目标完成结构优化设计及动应力验证，使结构满足现行线路条件下360万km的设计寿命要求。