随着轨道交通行业高速发展,为适应更加恶劣的铁路运行环境,内燃机车的设计要求也随之变得更加严格。在车辆服役过程中,机车燃油箱受到外部载荷激励会产生油箱晃振现象,燃油箱内部焊缝容易发生疲劳破坏,因此考虑流固耦合效应对燃油箱进行试验和仿真疲劳分析具有重要的工程意义。由于燃油箱内部焊缝存在于封闭箱型结构内,无法从外部实时进行监测和检测,在燃油箱焊接成型后如何通过外部动应力测试对内部焊缝进行准确的疲劳评估便变得至关重要。本文针对燃油箱疲劳裂纹问题,从试验和仿真两方面入手,推导出合理的流固耦合仿真方法以及燃油箱内外疲劳损伤关系。首先,开展燃油箱母材缺口试样疲劳振动试验,设计工装支架将试样分为油液内外两组,处理试验数据统计各试样疲劳寿命,参照试验以虚拟质量法模拟油液流固耦合效应,分别通过准静态分析、瞬态分析和频率响应分析进行仿真计算,对比试验与仿真结果发现:基于虚拟质量法的准静态分析无法模拟出油液作用,而瞬态分析相比于频率响应分析更能模拟油液作用,疲劳寿命方面瞬态分析更接近试验结果,频率响应分析偏于保守。试验和仿真结果均显示油液内试样疲劳寿命小于油液外试样寿命。其次,为了推导燃油箱内外疲劳损伤关系,设计燃油箱缩比模型分别开展扫频试验和疲劳振动试验,通过扫频试验确定准确的阻尼系数同时为仿真计算提供有限元模型验证;根据工程实际裂纹方向,将应变片分为平行焊缝方向和垂直焊缝方向,在箱体内外设置对应测点开展不同油液状态疲劳振动试验,采集应变信号并根据各自疲劳特性计算损伤。最后,利用基于虚拟质量法的瞬态分析方法仿真模拟燃油箱缩比模型试验,分方向输出应力响应曲线并计算测点仿真损伤,与试验结果对比发现:应力响应曲线波形、应力值和损伤值均和试验吻合较好,再次验证了方法的准确性;油液的加入会增大焊缝损伤,对垂直焊缝方向损伤影响较大,对平行焊缝方向损伤影响较小;空箱状态或不同高度油液状态平行焊缝方向箱体内外损伤关系均表现为内外损伤相同,空箱状态下垂直焊缝方向内外损伤相差100倍,而油液状态下内外损伤相差20倍,同时不同油液高度内外损伤关系一致。