【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及轨道交通运输装备关键结构的可靠性及寿命评估，具体涉及一种基于实际服役条件的构件寿命评估方法。
技术介绍
1、外场环境下的长周期服役关乎轨道交通装备结构的安全，是一项非常重要质量指标。环境腐蚀损伤及疲劳损伤会削弱结构的强度，降低可用性。除了设计增加结构安全系数、增添表面处理涂装防腐、设置行之有效的维护维修外，对关键部件环境耐久性评估，保障其环境适应性，同样具有重大意义。当前可靠性评估主要依靠整体振动试验，没有考虑运行环境对实际结构的影响。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种准确、快速、可靠的基于实际服役条件的构件寿命评估方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：
3、一种基于实际服役条件的构件寿命评估方法，包括步骤：
4、s1、确定轨道交通运输装备结构的使用剖面；
5、s2、对装备结构整体进行受力分析以选取关键部位；
6、s3、编制装备结构的载荷谱，根据装备结构的载荷谱编制装备结构局部载荷谱，再结合选取的关键部位，得到关键部位载荷谱，再转化为关键部位实验载荷谱；
7、s4、编制装备结构的总体环境谱，再以总体环境谱为参考，编制装备结构局部环境谱，再转化为实验环境谱；
8、s5、模拟装备结构关键部位，设计关键部位模拟构件；
9、s6、根据关键部位实验载荷谱和关键部位实验环境谱，测定预腐蚀疲劳系数
10、s7、根据预腐蚀疲劳系数和腐蚀疲劳影响系数，采用疲劳寿命修正方法评定关键部位模拟构件在服役环境下的疲劳寿命。
11、优选地，确定轨道交通运输装备的使用剖面的具体过程为：针对某线路轨道交通车辆的完整使用过程，总结车辆的使用特点，进而确定车辆的使用剖面，再根据车辆的使用剖面来确定装备的使用剖面。
12、优选地，所述装备的使用剖面包括停放-使用的时间比例、停放地点、运行路线环境和使用参数信息。
13、优选地，在步骤s3中，对某线路轨道交通装备的设计谱和实测路谱进行综合分析，采用任务分析法，编制装备结构的载荷谱，并根据装备使用特点，编制装备结构局部载荷谱，结合选取的关键部位，给出关键部位的载荷信息，形成关键部位载荷谱。
14、优选地，在步骤s3中，关键部位载荷谱转化为关键部位实验载荷谱的具体过程为：
15、s31、将轨道交通装备结构服役过程实测路谱转化为加速度随时间里程变化的加速度时域谱；
16、s32、利用仿真技术将加速度时域谱作为轨道交通装备结构瞬态动响应分析的载荷激励，获取轨道交通装备结构的响应谱；
17、s33、通过雨流计数法对关键位置的响应谱进行低载截除，获得关键结构实验载荷谱。
18、优选地，在步骤s4中，结合使用剖面，采用单一介质加权构成使用环境，确定构成使用环境的单一介质编制停放加速环境谱和服役环境谱，并根据腐蚀电流当量折算方法，估算加速腐蚀当量关系及单一介质作用百分比，得到实验环境谱。
19、优选地，所述实验环境谱的得到过程为：
20、模拟轨道交通装备结构停放-运行反复交替过程，采用预设周期浸润环境谱，得到理论结果；
21、采用腐蚀电流当量折算法和腐蚀程度对比法来确定当量加速关系；
22、根据理论计算结果和当量加速关系，综合确定最终的当量加速关系。
23、优选地，在步骤s6中，测定预腐蚀疲劳系数的过程为：
24、采用实验环境谱中的停放环境谱对模拟件进行预腐蚀，预腐蚀一定的时间当量后，选取多件模拟件样品进行疲劳试验；
25、预腐蚀疲劳系数cj为
26、
27、式中，n0为室温大气环境下的寿命，n0j为预腐蚀tj时间后在室温大气环境下的寿命；
28、为测定n0，采用指定疲劳关键部位模拟试件，进行室温大气环境和实验载荷谱下的成组疲劳试验，得到一组疲劳寿命nk0(k＝1,…,m0)，认为其服从对数正态分布，则
29、为测定n0j，采用一组相同的模拟试件，加速实验环境谱下进行相当于地面停放tj年的加速腐蚀试验，然后在室温大气环境和实验载荷谱下进行成组疲劳试验，得到疲劳寿命nkj(k＝1,…,mj)，中值寿命
30、为测定c-t曲线，选定若干个tj(j＝0,1,…,q)，用(q+1)组模拟试件，1组用于测定n0，q组则分别加速腐蚀至相当地面停放tj年后进行室温大气环境和实验载荷谱下成组疲劳试验，测得q个n0j，从而获得q组(tj，cj)数据，采用合适函数关系式对数据进行拟合，确定c-t曲线。
31、优选地，在步骤s6中，测定环境腐蚀疲劳影响系数的过程为：
32、单一介质环境下的腐蚀疲劳影响系数为：
33、
34、式中：ni0(i＝0,1,…,p)为结构疲劳关键部位在单一介质环境(i)和实验载荷谱下的中值寿命；
35、ni0试验测定：试验得到模拟构件在单一介质(i)及实验载荷谱下成组疲劳试验所得各试件疲劳寿命ni0,k(k＝1,…,mi表示试件序号)，则有：
36、如果空中环境谱由p+1种单一介质组成，每种单一介质所占百分比为yi，在用上述方法分别测出各单一介质下的空中腐蚀疲劳影响系数ki后，环境腐蚀疲劳影响系数k由式(6)确定，即：
37、
38、优选地，在步骤s7中，服役环境下疲劳寿命评定的具体过程为：
39、若构件在第j个时间间隔δtj＝tj－tj-1使用了δnj公里，则与δnj损伤相当的当量一般环境公里数为：
40、
41、式中：mj为第j年的腐蚀影响系数，mj＝m(tj)；
42、若一般环境下的寿命用n*表示，则当：
43、
44、时，腐蚀条件下结构达到了对应的疲劳寿命修理间隔，其值为：
45、
46、取疲劳寿命腐蚀影响系数为：
47、
48、模拟轨道交通装备的停放-运行使用状态，用腐蚀试验模拟停放腐蚀、疲劳试验模拟运行过程中的疲劳过程，多次交替，直至结构破坏或达到试验设计要求，得到疲劳寿命。
49、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
50、本专利技术给出了一种轨道交通装备结构典型线路的动态环境谱设计方法，通过分析统计拟特征路线及实际环境中对装备结构起主导作用的环境要素：温度、湿度、ph及大气中的腐蚀成分而编制环境谱，基于环境谱当量转化原理设计模拟加速试验各作用模块构成、参数量值大小及作用时间，保证了对主要因素和作用顺序的等效模拟，真实反映了轨道交通装备结构在服役环境中受干湿交替、盐雾侵蚀、清洗介入污染等现实情况，大大提高了实验室模拟多因素耦合作用下涂层寿命评估的准确性、快速性、可靠性。
51、本专利技术实现了针对轨道交通装备金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，确定轨道交通运输装备的使用剖面的具体过程为：针对某线路轨道交通车辆的完整使用过程，总结车辆的使用特点，进而确定车辆的使用剖面，再根据车辆的使用剖面来确定装备的使用剖面。
3.根据权利要求2所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，所述装备的使用剖面包括停放-使用的时间比例、停放地点、运行路线环境和使用参数信息。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤S3中，对某线路轨道交通装备的设计谱和实测路谱进行综合分析，采用任务分析法，编制装备结构的载荷谱，并根据装备使用特点，编制装备结构局部载荷谱，结合选取的关键部位，给出关键部位的载荷信息，形成关键部位载荷谱。
5.根据权利要求4所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤S3中，关键部位载荷谱转化为关键部位实验载荷谱的具体过程为：
6.根据权利要求1或2或3所述的基
7.根据权利要求6所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，所述实验环境谱的得到过程为：
8.根据权利要求7所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤S6中，测定预腐蚀疲劳系数的过程为：
9.根据权利要求8所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤S6中，测定环境腐蚀疲劳影响系数的过程为：
10.根据权利要求9所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤S7中，服役环境下疲劳寿命评定的具体过程为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，确定轨道交通运输装备的使用剖面的具体过程为：针对某线路轨道交通车辆的完整使用过程，总结车辆的使用特点，进而确定车辆的使用剖面，再根据车辆的使用剖面来确定装备的使用剖面。
3.根据权利要求2所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，所述装备的使用剖面包括停放-使用的时间比例、停放地点、运行路线环境和使用参数信息。
4.根据权利要求1或2或3所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于，在步骤s3中，对某线路轨道交通装备的设计谱和实测路谱进行综合分析，采用任务分析法，编制装备结构的载荷谱，并根据装备使用特点，编制装备结构局部载荷谱，结合选取的关键部位，给出关键部位的载荷信息，形成关键部位载荷谱。
5.根据权利要求4所述的基于实际服役条件的构件寿命评估方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：王向东，陈鉴，潘柏清，刘雄，剡苏荣，彭炳康，李永红，龙明生，谢紫华，唐林波，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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