李晨曦，商跃进，王 红，薛 海

(兰州交通大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070)

0 引 言

随着我国列车货运不断向重载和高速方向发展，大秦线已于2006年3月开行了2万吨重载货运列车。列车年运量的大幅增加以及运行工况愈加复杂，导致钩体服役环境更加恶劣，钩体裂纹故障率随之增加，使用寿命远低于设计寿命。调研发现，钩体裂纹故障多数是由疲劳损伤引起的，最终发生断裂[1]。因此，在新的运营条件下对钩体进行强度校核、抗疲劳设计显得尤为必要。

目前，国内对钩体疲劳安全性方面的研究主要有两种方法：一种是根据线路实测数据编制的载荷谱，采用名义应力法、局部应力应变法等方法结合有限元分析软件对钩体疲劳寿命进行预估；另一种是利用现有的钩体疲劳试验台，进行钩体静强度试验和疲劳强度试验，在此基础上论证钩体的疲劳安全性[2-5]。

上述两种方法没有考虑钩体铸造缺陷存在分散性，不能完全反映钩体在实际运行中的载荷分布特性和疲劳特性。为此，笔者先利用有限元软件结合Goodman疲劳极限图完成钩体强度校核，然后再根据大秦线实测载荷谱进行钩体疲劳寿命估算及抗疲劳设计。

1 钩体静强度校核

大秦线C80列车采用的17号车钩钩体材料为E级铸钢。材料屈服强度为690 MPa，强度极限为830 MPa，弹性模量为215 GPa，泊松比0.3。利用Solidworks建立17号车钩钩体的三维实体模型，并对不影响计算结果的非承载结构进行简化。将钩体三维实体模型导入Mechanical APDL软件中，采用四面体单元对钩体进行网格划分，单元数为22 978个，节点数为27 398个。……