动车水箱焊缝随机振动疲劳寿命的时域法研究

动车车载设备较多采用焊接结构,在列车高速行驶过程中,焊缝处易发生疲劳失效。以往的分析对象多数主要是简单焊接结构,而对于复杂焊接结构,特别是随机振动时焊缝的疲劳寿命预测比较欠缺。为此,针对某包含焊缝及水的动车水箱有限元模型,采用模态叠加瞬态响应分析法,获得该焊接结构中各节点的应力-时间、加速度-时间响应曲线。结合焊缝S-N曲线、Miner线性累积损伤理论和雨流循环计数法,基于时域法估算母材及焊缝的随机振动疲劳寿命。结果表明:连接水箱上盖板和下箱体的焊缝处疲劳寿命最低,仅为17 min,根据预测结果给出了水箱的结构优化方案。通过与台架试验数据对比,表明该种焊缝疲劳寿命数值模拟算法具有正确性和有效性。