本发明专利技术涉及一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置，利用有限元模型仿真技术，模拟待试验车体结构件在整车疲劳状态下的试验工况，并以此确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤；再根据上步骤得出的试验加载工况，对待试验车体结构件施加相应载荷，并对疲劳强度进行检测的步骤。本发明专利技术通过仿真分析与试验相结合的方法，快速、准确对侧墙等不锈钢车体结构大部件的焊缝疲劳强度进行试验，操作简易可行，该试验技术的使用，不仅可以提供准确的检测数据，积累大量真实有效的试验数据，同时有利于对车辆疲劳安全可靠性进行分析研究，为车辆疲劳安全可靠性提供有力依据。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置，利用有限元模型仿真技术，模拟待试验车体结构件在整车疲劳状态下的试验工况，并以此确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤；再根据上步骤得出的试验加载工况，对待试验车体结构件施加相应载荷，并对疲劳强度进行检测的步骤。本专利技术通过仿真分析与试验相结合的方法，快速、准确对侧墙等不锈钢车体结构大部件的焊缝疲劳强度进行试验，操作简易可行，该试验技术的使用，不仅可以提供准确的检测数据，积累大量真实有效的试验数据，同时有利于对车辆疲劳安全可靠性进行分析研究，为车辆疲劳安全可靠性提供有力依据。【专利说明】轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置
本专利技术涉及一种疲劳强度测试方法和装置，特别涉及一种针对轨道车辆的车体结构大部件疲劳试验方法及装置，属于轨道车辆试验
。
技术介绍
随着我国城市化进程的推进，城轨车辆的需求量也在不断加大。城市轨道车辆稳定运行保证城规车辆发展的关键因素，而车辆疲劳可靠性是有关城市轨道车辆稳定运行的有力保证，因此车辆疲劳可靠性评估方法作为一项关键技术越来越受到关注。疲劳试验是试件或模拟机件在各种环境下经受交变载荷而测定其疲劳性能的依据，是研究和验证结构疲劳性能的主要方法。零件或者小构件疲劳试验可以借助通用的疲劳试验机和裂纹检测设备进行考察，而大尺寸部件或者全机疲劳试验技术由于技术和设备的制约，目前较难完成。全尺寸结构疲劳试验通常按简化的试验载荷谱以多点协调加载方式进行试验加载。整个试验过程包括耐久性试验和损伤容限试验。前者的目的是发现在预定使用寿命内结构可能发生疲劳破坏的部位和确定各危险部位疲劳寿命，后者的目的在于测定裂纹扩展的速率和结构残余强度，同时，在试验中须对试件进行连续的检测。在城轨车辆试验
中，针对车体及其大部件静强度试验技术已趋于成熟，主要方法是依据不同的强度标准，在车体静强度试验台对全尺寸车体或车体大部件进行加载和评估。但是，对于车体疲劳强度试验来说，由于受到试验条件和试验技术的制约而没有开展。因此，针对于城轨车辆大部件单元的疲劳强度试验技术就显得尤为重要，且此类试验对于保证车辆运行稳定性起着重要作用。
技术实现思路
本专利技术主要目的在于解决上述问题，提供了一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置，可以快速准确测试如侧墙等大部件焊缝的疲劳强度，操作简易可行，而且可以提供准确的检测数据以供对车辆疲劳安全可靠性进行分析研究。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法，包括:利用有限元模型仿真技术，模拟待试验车体结构件在整车疲劳状态下的试验工况,并以此确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤；根据上步骤得出的试验加载工况，对待试验车体结构件施加相应载荷，并对疲劳强度进行检测的步骤。进一步，在确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤中，还具体包括如下步骤:确定车辆疲劳载荷工况；依据得出的疲劳载荷工况，对待试验车体结构件进行有限元建模、计算和分析，记录待试验车体结构件的各向位移值及关键点应力值，使待试验车体结构件的位移和应力与整车计算结果中对应位置的待试验车体结构件的位移和应力保持一致，并以此确定试验加载工况。进一步，所述车辆疲劳载荷分为垂向疲劳载荷与横向疲劳载荷两部分，并分别按如下公式确定；垂向疲劳载荷=车辆正常工作状态下的载荷X (1±0.15) Xg；横向疲劳载荷=车辆正常工作状态下的载荷X(±0.15)Xg。进一步，在依据疲劳载荷工况确定试验加载工况的步骤中，利用递进的方法对有限元模型进行约束和加载分析。进一步，在对待试验车体结构件的疲劳强度进行检测的步骤中，还具体包括如下步骤:根据试验加载工况，确定待试验车体结构件的载荷加载点及数据采集点；将加载装置和数据采集装置布置在载荷加载点及数据采集点处，对待试验车体结构件施加载荷，同时进行各向位移值及关键点应力值的数据采集； 对关键部位的焊缝进行渗透探伤检测。进一步，疲劳强度检测包括超员载荷工况下侧墙垂直受拉试验和正常工作载荷下侧墙疲劳载荷加载试验。进一步，所述数据采集装置包括位移计和贴附于车体被测部位的应变片，所述加载装置包括作动器，所述渗透探伤检测采用射线探伤检测及渗透检测，所述位移计、应变片及作动器通过信号线与控制装置连接。本专利技术的另一个技术方案是:一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验装置，包括:待试验车体结构件；模拟装置，用于模拟、计算、分析确定试验加载工况；加载装置，用于根据试验加载工况向待试验车体结构件加载；检测装置，用于检测待试验车体结构件的各向位移值、关键点的应力值及关键部位焊缝的探伤检测。进一步，所述加载装置为多个作动器，多个作动器通过通道与液压作动缸连接，所述作动器与控制电脑连接。进一步，所述检测装置包括位移计、贴附于车体被测部位的应变片、渗透检测设备、射线探伤检测设备，所述位移计和应变片与控制电脑连接。综上内容，本专利技术所述的轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法及装置，以不锈钢激光焊车体结构大部件为研究对象，通过仿真分析与试验相结合的方法，快速、准确对侧墙等不锈钢车体结构大部件的焊缝疲劳强度进行试验，操作简易可行，是预测车辆疲劳安全可靠性的重要组成部分，该测试技术的使用，不仅可以提供准确的检测数据，积累大量真实有效的试验数据，同时有利于对车辆疲劳安全可靠性进行分析研究，为车辆疲劳安全可靠性提供有力依据。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术试验装置结构示意图；图2是本专利技术进行超员载荷工况下的垂直受拉试验时的加载点布置图；图3是本专利技术进行超员载荷工况下的垂直受拉试验时的位移计位置图；图4是本专利技术进行正常工作载荷下的疲劳载荷加载试验时的加载点布置图。如图1至图4所示，侧墙1，左窗立柱2，右窗立柱3，窗上横梁4，窗下横梁5，侧墙上边梁6，侧墙下边梁7，门立柱8，侧墙板9，约束支架10，作动器11。【具体实施方式】下面结合附图与【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细描述:如图1所示，本专利技术所述的轨道车辆车体结构大部件疲劳试验装置，以不锈钢激光焊地铁车体结构件为试验对象进行焊缝疲劳强度的测试，如地铁的侧墙、端墙等大部件，可广泛用于在中国运行的激光焊车体测试。本实施例中，以侧墙I作为待试验车体结构件进行测试。侧墙I由左窗立柱2、右窗立柱3、窗上横梁4、窗下横梁5、侧墙上边梁6、侧墙下边梁7、门立柱8及侧墙板9焊接而成，侧墙I为不锈钢材料，各焊缝通过激光焊焊接。大部件的疲劳试验在疲劳试验台上完成，试验装直包括待测试的侧墙1、|旲拟装置、加载装置及检测装置，模拟装置用于模拟、计算、分析确定试验加载工况，加载装置用于根据试验加载工况向待测试的侧墙I加载，检测装置用于检测侧墙I的各向位移值、关键点的应力值及关键部位焊缝的探伤检测。其中，加载装置采用作动器11，检测装置包括位移计、与侧墙I的待测部位密贴的应变片、渗透检测设备及射线探伤检测设备等，模拟装置是内包含有HyperWorks有限元软件的电脑，检测装置的检测结果传输至电脑内，电脑进行计算、分析及显示。在疲劳试验台上共设置22个作动器11，作动器11的加载频率为0.01_10Hz，最大静载荷IOOOkN,作动器11的最大动载荷±500kN，试验台的液压作动缸共本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轨道车辆车体结构大部件疲劳试验方法，其特征在于，包括：利用有限元模型仿真技术，模拟待试验车体结构件在整车疲劳状态下的试验工况，并以此确定待试验车体结构件的试验加载工况的步骤；根据上步骤得出的试验加载工况，对待试验车体结构件施加相应载荷，并对疲劳强度进行检测的步骤。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：车全伟，许娇，田爱琴，周建乐，钟元木，
申请(专利权)人：南车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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