孙权　陈秉智

摘要： 为研究地铁车辆制动箱焊接接头的疲劳寿命，根据实际结构建立4节点壳单元有限元模型，给出搭接焊和T型焊的焊缝建模方法.在3种振动工况下，运用主SN曲线法计算焊缝的等效结构应力和对应损伤比.结果表明：该地铁车辆制动箱焊接结构设计合理可靠；通过与实体单元模型计算结果进行对比证明壳单元模拟焊缝的合理性；在不同尺寸单元下对比2种疲劳评估方法，结果表明名义应力法预测疲劳寿命的准确性较低.

关键词： 地铁制动箱； 焊接接头； 疲劳； 主SN曲线法； 等效结构应力； 损伤比

中图分类号： U270.2文献标志码： B

Fatigue analysis of metro brake box based on

master SN curve method

SUN Quan， CHEN Bingzhi

（College of Communication and Transportation， Dalian Jiaotong University， Dalian 116028， Liaoning， China）

Abstract： To study the fatigue life of welded joints of metro vehicle brake box， fournodes shell finite element is built according to the actual structure， and the modeling methods are given for lap fillet and T shape welds. Under the three kinds of vibration conditions， the equivalent structural stress and the corresponding damage ratio of the weld seam are calculated by the master SN curve method. The results show that， the design of the metro vehicle brake box is rational and reliable； the comparison of the calculation results with that of the entity unit model proves that the simulation on weld seam using shell elements is rational； the comparison of two different fatigue assessment methods under different size of elements shows that the accuracy of nominal stress method is not high.

Key words： metro brake box； welded joint； fatigue； master SN curve method； equivalent structural stress； damage ratio

收稿日期： 2016[KG*9〗03[KG*9〗15修回日期： 2016[KG*9〗03[KG*9〗02

基金项目： 国家自然科学基金（11272070）；铁道部科技研究开发计划（2011J013E）

作者简介： 孙权（1988—），男，辽宁大连人，硕士研究生，研究方向为疲劳仿真分析，（Email）836348835@qq.com；

陈秉智（1971—），男，浙江宁波人，教授，博士研究方向为车辆工程和计算固体力学等，（Email）chenbingzhi06@hotmail.com0引言

地铁车辆在城市交通中的运用率越来越高，结构的疲劳破坏逐渐趋于显著.对于大量采用焊接结构形式的车辆，焊缝接头的寿命直接影响其整体使用年限，突发的疲劳断裂破坏也会造成较大事故，所以焊接结构疲劳分析在设计阶段尤为重要.

通常，焊接接头疲劳的评估以采用名义应力法为主.该方法较便捷但存在明显缺陷：一是在提取焊趾节点力时存在网格敏感性问题；二是该方法是线性的，不能反映接头附近应力集中等非线性影响，并且在结合诸如IIW和BS等类标准……