1、我國(guó)鐵道客車轉(zhuǎn)向架構(gòu)架均采用鋼焊接結(jié)構(gòu)，這樣可大大降低車輛結(jié)構(gòu)的自重。但是，運(yùn)行速度的提高、載荷的增大、頻率范圍的擴(kuò)大，尤其是復(fù)雜的焊接接頭形式使得轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的承載狀況變得十分惡劣。由于焊接接頭存在的焊接缺欠，如幾何不平順、空洞、夾雜、殘余應(yīng)力及變形、熱影響區(qū)母體材料性質(zhì)的變化等，導(dǎo)致焊接接頭是結(jié)構(gòu)失效的主要區(qū)域。在以往的鐵道車輛運(yùn)行中，焊接構(gòu)架陸續(xù)暴露出許多疲勞可靠性方面的問題，隨著列車速度的不斷提高，對(duì)其安全可靠性提出了更高的要求。

2、本文將以鐵道客車轉(zhuǎn)向架焊接構(gòu)架作為研究對(duì)象，對(duì)其疲勞可靠性開展較深入的研究，主要開展以下的研究工作：
　　 ⑴從設(shè)計(jì)-制造一體化的角度，研究構(gòu)架焊接缺欠的形成機(jī)理。采用數(shù)值模擬的方法對(duì)T型焊接接頭的焊接變形進(jìn)行了熱-彈塑性法和固有應(yīng)變法對(duì)比分析，并應(yīng)用固有應(yīng)變法對(duì)構(gòu)架焊接變形進(jìn)行了數(shù)值模擬。提出了消除焊接缺欠的工藝措施，以確保構(gòu)架的疲勞強(qiáng)度可靠性。
　　 ⑵基于多軸疲勞強(qiáng)度的基本理論，對(duì)轉(zhuǎn)向架構(gòu)架在有限元分析中的建模方法

3、和標(biāo)準(zhǔn)載荷下的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行了分析，基于3種將多軸應(yīng)力轉(zhuǎn)化為單軸應(yīng)力的方法(最大主應(yīng)力法、Mises等效平均應(yīng)力法和Sines平均主應(yīng)力法)，分別應(yīng)用ERRI B12/RP17和JIS E4207推薦的焊接結(jié)構(gòu)Goodman曲線對(duì)構(gòu)架進(jìn)行了疲勞強(qiáng)度對(duì)比分析。得出結(jié)論認(rèn)為，三種轉(zhuǎn)化方法中，最大主應(yīng)力方法適合于構(gòu)架的多軸疲勞強(qiáng)度分析。
　　 ⑶運(yùn)用多剛-柔耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方法，首先在有限元分析軟件中建立了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的柔性體模型，然后在多

4、體動(dòng)力學(xué)軟件中建立完整的車輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，考慮構(gòu)架的柔性，其余主要部件如車體、輪對(duì)及軸箱等仍作為剛體處理。通過時(shí)域積分，計(jì)算出構(gòu)架的振動(dòng)響應(yīng)。獲得構(gòu)架載荷譜的基礎(chǔ)上，本文探討了幾種應(yīng)力譜的分析方法，對(duì)瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析法和多項(xiàng)式耦合方法進(jìn)行對(duì)比，通過隨機(jī)抽取的載荷樣本歷程將載荷譜轉(zhuǎn)換成應(yīng)力譜，并將轉(zhuǎn)換的應(yīng)力譜與瞬態(tài)計(jì)算出來的應(yīng)力時(shí)間歷程作對(duì)比，分析了其誤差。最后采用多項(xiàng)式耦合方法得到了構(gòu)架疲勞壽命評(píng)估的應(yīng)力歷程樣本?；赪AFO雨流技術(shù)和

5、Miner損傷理論，以及IIW推薦的焊接接頭的名義應(yīng)力法S-N曲線和BS7910標(biāo)準(zhǔn)的裂紋擴(kuò)展率曲線，對(duì)構(gòu)架的疲勞壽命和裂紋擴(kuò)展壽命進(jìn)行了分析，其壽命滿足設(shè)計(jì)要求。
　　 ⑷基于結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的思想，應(yīng)用模態(tài)分析的方法研究由于振動(dòng)引起的疲勞強(qiáng)度問題是目前廣泛采用的研究手段。采用模態(tài)疊加法，將構(gòu)架模態(tài)對(duì)其疲勞強(qiáng)度的影響進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上可以改進(jìn)構(gòu)架的動(dòng)態(tài)性能，提高構(gòu)架的疲勞可靠性。
　　 ⑸鐵道車輛轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的可靠性受諸

6、多因素的影響，找到主要因素是保證設(shè)計(jì)高可靠性構(gòu)架的前提。本文運(yùn)用概率分析方法，建立了某轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的參數(shù)化有限元模型，選取構(gòu)架的材料屬性、幾何參數(shù)和載荷等作為隨機(jī)變量，通過統(tǒng)計(jì)分析得到其分布參數(shù)；以構(gòu)架母材和焊縫部位疲勞薄弱環(huán)節(jié)的最大主應(yīng)力與其許用疲勞強(qiáng)度建立失效狀態(tài)函數(shù)；基于蒙特卡羅數(shù)值模擬方法，計(jì)算了轉(zhuǎn)向架構(gòu)架的可靠性參數(shù)靈敏度，為構(gòu)架的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供參考。
　　 ⑹提出利用加速壽命試驗(yàn)方法解決高速列車關(guān)鍵部件的可靠性試驗(yàn)成本和