铁道货车车体承受多种交变载荷,其焊接区域呈现显著的多轴应力特征。传统的疲劳强度评估常采用AAR M-1001推荐的方法进行,该方法需要将多轴应力基于最大主应力准则等效为单轴应力。随着货车运行速度和轴重不断提高,对承受多轴变幅加载下的焊接结构采用这种方法会使得分析结果偏于危险,所以,对现有的铁道货车车体焊接结构疲劳强度分析方法展开研究,具有重要的工程应用价值。根据IIW与FKM推荐的方法,计入变幅应力循环与非比例加载的影响确定焊接结构多轴疲劳强度分析方法,多轴疲劳分析的基础是局部坐标系下应力的确定。首先,在焊缝区域建立焊缝梁单元与焊缝参考梁单元;然后,根据焊缝梁单元的节点及焊缝参考梁单元的节点对应的位置计算局部坐标系各坐标轴在总体坐标系下的方向余弦;最后,确定局部坐标系及局部坐标系下的节点应力分量。两种方法均考虑到变幅应力循环的影响,引入变幅循环许用累积损伤计算各应力分量的常幅等效应力。不同的是,IIW方法需要在各类载荷的时间历程及载荷作用下应力响应的基础上,采用线性叠加法获得节点应力时间历程,最后,计算出复合载荷下的常幅等效应力并引入非比例加载累积损伤参数后进行分析。FKM方法是在各载荷不具备时间关联性时,计算不同载荷下各应力分量的材料利用度,并将各载荷下的材料利用度线性相加后评估结构疲劳强度。对比不同方法的计算结果,两种方法由于采用的强度理论的不同、S-N曲线的差异及计入非比例加载方法的不同等因素,分析结果存在差异。不同应力系统下计算结果的误差较小。采用多轴应力方法进行评估,将产生较为保守的结果。本文根据等效结构应力法分析焊接结构的疲劳强度,以C70E型敞车为对象,确定了基于壳单元采用节点力法计算结构应力的计算过程。首先,定义局部坐标系并建立坐标变换矩阵,将整体坐标系下的节点力转化到局部坐标系下。然后,建立节点力与线力的变换矩阵并将节点力转化为线力后计算结构应力。计入载荷作用模式与板厚尺寸的影响,结合AAR M-1001给出的载荷谱将结构应力转化为等效结构应力范围并进行疲劳分析。构建角接与搭接两种焊接接头有限元模型,验证网格尺寸对结构应力的影响。分析C70E型敞车车体关键焊缝区域的疲劳强度,结果显示疲劳强度材料利用度均小于1。采用等效结构应力方法计算的结果要小于多轴应力方法计算出的结果,分析结果偏于危险。基于BP神经网络与遗传算法对C70E型敞车车体枕梁上盖板与地板间连接焊缝的疲劳强度进行优化。采用正交试验法确定试验样本,以BP神经网络作拟合,采用遗传算法寻优后确定了枕梁的优化结构。优化后的结构疲劳强度材料利用度有效降低。