随着经济的发展,铁路货车速度和运量不断增加,货车的受力情况也越来越复杂。对于重载货车而言,其疲劳强度设计分析对于我国的铁路运输有着十分重要的意义。目前我国疲劳预测所用随机应力的仿真计算方法多采用准静态法和二步计算法,静态方法模拟动态过程,其适应范围有限,且美国车辆的部分力谱对我国车辆的符合程度也不确切,二步计算法的动力学模型粗糙,获得的随机应力也比较粗糙,因此计算结果精确度不高。为解决以上出现的问题,课题组将有限元法与随机振动算法相结合,研制了具有适应轨道车辆结构力学特点的随机振动精细分析算法及应用程序。该方法能够获得与静应力计算同等精度的随机应力,理论上应该能够直接进行结构疲劳分析计算。但由于现今在车辆设计领域的动力学仿真只考虑了轨道不平顺(车辆横向和垂向激励),尚没有能够用于动力学分析的动态车钩载荷谱,这使得结构疲劳预测方面的载荷仍然不完善,必然影响疲劳寿命预测。因此,编制适应疲劳仿真分析的具有随机性质的动态车钩载荷谱,建立完善的基本边界条件显得愈发重要。基于上述问题,本文提出了简易动态车钩力的计算思想:即假设车钩力为一个低频简谐载荷,作为随机振动精细分析的车钩输入载荷。针对C80B型车车体结构,采用基于美国AAR标准的准静态方法和基于随机振动精细分析的疲劳计算方法,分别进行疲劳分析计算。以单独车钩力作用的疲劳损伤与全载荷疲劳损伤的比值等效为准则,通过调整简谐载荷的幅值,使两种方法结果相差最小,以此确定的简谐载荷即为反求的车钩力。该思路的提出有三个目的:一是应急动态仿真中车钩力谱的空缺;二是通过对车钩力的反求分析,了解车钩力对疲劳破坏的影响;其三是为今后制定符合我国铁路货车动力学精细分析及疲劳设计所需的车钩载荷提供参考。本文首先采用有限元法分别对车体结构建立准静态法和随机振动精细分析的结构模型;其次,基于AAR标准对车体模型进行了纵向、垂向、扭转和侧滚工况下的疲劳分析,获得四工况作用下车体重要部位损伤比,进而求得单独车钩力作用损伤对全载荷损伤的贡献比例;然后,分别在随机振动精细分析中计算考虑车钩力前后车体重要部位的疲劳寿命,计算出单独车钩力作用损伤对全载荷损伤的贡献比例,通过调整简谐载荷的幅值,使两种方法结果相差最小,进而获得车钩力;最后,对考虑车钩力前后车体重要部位的疲劳寿命进行对比得出:在疲劳寿命评估中,车钩力对底架的影响较大,对侧墙和端墙的影响较小,从而表明了车钩力在疲劳评估中是不可忽视的分析载荷。