某轨道客车转向架构架虚拟疲劳试验优化

某轨道客车转向架上承载的焊接构架由两根侧梁、两根横梁组焊而成，但是它的焊缝细节及载荷工况要远比前一个案例复杂。图8-16所示为焊接结构载荷模式，图中给出了24个疲劳载荷的作用位置与方向，这也是疲劳试验台架上液压作动器的加载信息及位移约束信息。

图8-16 焊接构架载荷模式

对焊接构架进行了含焊缝的有限元建模，在模型中定义了268条焊线（134条焊缝）。图8-17给出了焊接构架的计算模型中部分焊线的具体位置。

图8-17 焊接构架的计算模型中部分焊线的具体位置

图8-18给出了疲劳试验台架上部分液压作动器的载荷信息，每行对应一个疲劳试验载荷通道。

图8-18 台架疲劳试验部分载荷通道波形

疲劳试验大纲规定了要按照EN 12663标准加载，因此在虚拟疲劳试验仿真计算时，疲劳载荷的加载次数也取10⁷次。类似上一案例，疲劳载荷也分三级加载^[16]。(www.xing528.com)

虚拟疲劳试验输出的结果中给出了大量的信息，其中包括每个载荷工况下每条焊线上的应力集中峰值。表8-2给出了部分焊缝上三个阶段的疲劳损伤以及总疲劳累积值。

表8-2 部分焊缝三阶段的疲劳损伤

虚拟疲劳试验数值仿真计算结果表明，该焊接构架有足够的抗疲劳能力，之后的疲劳台架上的疲劳试验结果也验证了上述结论。

假设将来该转向架的服役环境变得恶劣起来，那么该焊接构架上哪几条焊缝最需要提前被关注呢？如果仅有台架上的疲劳试验的结论性评价，这个问题将很难回答，但是现在这个问题的回答将不再困难，因为只要对虚拟疲劳试验得到的上述134条焊缝上的应力集中信息加以整理并给出对比，答案就清楚了。

像其他数值仿真计算技术一样，如果说数值仿真计算结果绝对准确（假如有真实的、绝对准确的结果可比），这是对数值仿真计算技术的一种误解，因为数值仿真计算结果只对数值仿真模型负责，而影响数值仿真模型质量的因素很多，有的可控，有的不可控，但是凭借对算法的理解及所积累的建模经验，可以保证数值仿真计算模型的基本可靠。只要仿真计算模型基本可靠，将数值仿真计算的结果互相对比，对设计的优化将是非常有指导意义的。

鉴于虚拟疲劳试验技术的上游属性，国内已经有轨道装备制造企业还将它与下游的台架疲劳实验进行了系统集成。图8-19给出了物理试验与虚拟试验的集成平台示意，基于这个集成系统，可以显著提高疲劳试验效率。

图8-19 物理试验与虚拟试验的集成平台