CEA3A1型交流客运电力机车车体疲劳评估

• 作者: 郭充 王佥 韩鹏飞 李加瑞 王艺飞 张昭
• 来源期刊: 机车电传动
• 学科: 交通运输
• 关键词: 电力机车 疲劳评估 焊缝 焊趾 有限元法
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 铁道机车车辆|Railway Rolling Stock
• 页码范围: 91-97
• 页数: 7页
• 分类号: U260.32
• 语种: 中文
• DOI: 10.13890/j.issn.1000-128X.2022.01.015

摘要

随着机车运行速度的不断增加,机车朝着重载高速方向发展,相应对车体结构疲劳评估提出新的要求.机车车体疲劳评估是机车设计的重要环节,对机车运行安全至关重要.文章针对CEA3A1出口型交流客运电力机车车体中的不同类型的焊缝,建立了有限元局部分析模型,依据BS EN 12663-1∶2010标准建立了8个疲劳载荷工况,根据TB/T 3548-2019标准选择角焊缝FAT90疲劳曲线进行疲劳评估,并研究了焊趾大小对车体焊缝疲劳强度评估的影响;基于所获得的数据,对原有设计标准进行了计算模型修正,形成了基于焊缝形貌的车体结构焊缝疲劳强度评估方法,并成功应用于CEA3A1,型交流客运电力机车车体疲劳评估.计算结果表明,焊趾对应力的影响不仅与焊趾的尺寸相关,而且与焊缝的应力水平相关.其中,在焊透的前提条件下,焊缝会增加连接处的几何连接面积,提高有效承载面积,从而使焊接结构应力降低;在消除应力网格敏感性的前提下,在建模时考虑焊趾作用可以有效降低焊缝处计算得到的应力,这说明不考虑焊趾的整车模型计算偏保守;同时提出了不同焊趾尺寸下焊趾应力的修正系数公式,从而可以在模型计算中考虑焊趾作用,发现在保持相同的疲劳应力下,3×3 mm焊趾模型2块连接板可分别减薄43.3％和32.5％,5×5mm焊趾模型2块连接板可分别减薄46.7％和35.0％,这说明在考虑焊缝补强作用下,可以实现连接板的优化减重.