[發(fā)明專利]一種地鐵軌道減振器金屬部件的疲勞壽命分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510433016.6
• 申請日: 2015-07-22
• 公開（公告）號: CN105069200B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設計）人: 夏亮;黃友劍;林勝;榮繼剛;周煒;葛琪
• 申請（專利權）人: 株洲時代新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 趙洪;譚武藝

本發(fā)明公開了一種地鐵軌道減振器金屬部件的疲勞壽命分析方法，步驟包括：創(chuàng)建地鐵軌道減振器的三維幾何模型，進行網格劃分生成有限元網格模型；采用有限元分析軟件進行疲勞載荷下的靜力分析運算，將計算結果導入疲勞分析軟件，提取金屬網格單元部分，設置地鐵軌道減振器的金屬部件的材料力學參數和表面粗糙度，進行疲勞循環(huán)載荷設置，輸入疲勞循環(huán)次數；進行疲勞分析得到疲勞強度因子FOS和預測疲勞壽命并判斷金屬部件是否滿足金屬疲勞要求。本發(fā)明能夠驗證地鐵軌道減振器在長時間的疲勞載荷作用下其金屬部件能否滿足疲勞壽命要求，減少產品開發(fā)周期，節(jié)省時間和實驗成本，分析便捷可靠。

技術領域

本發(fā)明涉及軌道交通系統的結構件疲勞壽命分析技術，具體涉及一種地鐵軌道減振器金屬部件的疲勞壽命分析方法。

背景技術

軌道交通系統在行駛過程中由于車輪與鋼軌的撞擊，產生振動沖擊和噪聲，振動沖擊波將在軌道、隧道、土層和地面建筑物內傳播，又進一步激發(fā)產生相應的振動，對周圍的環(huán)境造成不利的影響，而鋼軌下面的軌道減振器就是用來抵消車輛運行過程中的動載荷，減少振動沖擊和噪聲。因此軌道減振器的承載能力和耐久性就顯得尤為重要。在長期的實際運行過程中，統計發(fā)現軌道減振器80%以上的破壞都屬于金屬疲勞破壞，其原因就是軌道減振器在長期的動載荷反復作用下，金屬板的薄弱地方會產生應力集中（物體中應力局部增高的現象，一般出現在物體形狀急劇變化的地方，能產生疲勞裂紋），若該區(qū)域的疲勞強度不達標，在外力的持續(xù)作用下就會產生微小的裂紋，隨著裂紋的不斷擴大，最終發(fā)生斷裂破壞。為保證軌道交通列車長久安全正常的行駛，軌道減振器金屬部分的疲勞壽命（結構材料在疲勞破壞前所經歷的應力循環(huán)次數）分析顯得極為重要，不論是對于開發(fā)設計還是改型優(yōu)化，都能提供有效的性能參考。

目前開發(fā)人員一般采用經驗法和試制樣品實驗的方式來對軌道減振器結構的疲勞壽命進行評估，根據以前的成熟結構進行適當少量的結構優(yōu)化和修改，通過靜力分析來進行簡單的校核對比，再利用試紙樣品進行長時間的疲勞實驗來驗證產品的疲勞壽命情況。但是，目前疲勞壽命評估方法存在下述缺點：1、結構優(yōu)化受限：由于十分依賴以前已經成熟的產品結構，因此在軌道減振器的結構優(yōu)化過程中只敢于做局部細節(jié)修改，無法充分發(fā)揮開發(fā)人員的創(chuàng)造性。2、疲勞評估不準確：利用經驗或者靜力強度校核的方法來評估產品的疲勞壽命，具有很大的不準確性，沒有具體的評判標準。3、疲勞實驗耗時費力：將試制出的樣品進行疲勞實驗，雖然準確度很高，但是花費大量的時間和人力成本，疲勞實驗也需要大量的資金支持，并且僅適合于訂單交付時間較為寬松的產品。4、影響開發(fā)效率：現有方法比較拖累產品的開發(fā)周期，影響開發(fā)人員的開發(fā)效率。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種能夠驗證地鐵軌道減振器在長時間的疲勞載荷作用下其金屬部件能否滿足疲勞壽命要求，減少產品開發(fā)周期，節(jié)省時間和實驗成本，分析便捷可靠的地鐵軌道減振器金屬部件的疲勞壽命分析方法。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種地鐵軌道減振器金屬部件的疲勞壽命分析方法，步驟包括：

1）創(chuàng)建地鐵軌道減振器的三維幾何模型；

2）將所述三維幾何模型進行網格劃分，生成有限元網格模型；

3）針對所述有限元網格模型，采用有限元分析軟件進行疲勞載荷下的靜力分析運算，得到疲勞載荷峰谷值下的應力應變計算結果；

4）將所述應力應變計算結果導入疲勞分析軟件，提取所述應力應變計算結果中的金屬網格單元部分，設置地鐵軌道減振器的金屬部件的材料力學參數和表面粗糙度，對所述疲勞載荷峰谷值下的應力應變計算結果進行疲勞循環(huán)載荷設置，輸入需要達到的疲勞循環(huán)次數；

5）通過所述疲勞分析軟件對地鐵軌道減振器的金屬部件進行疲勞分析，得到地鐵軌道減振器的金屬部件在疲勞載荷峰谷值下的疲勞強度因子FOS和預測疲勞壽命；