一种基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法与流程

本发明涉及一种基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，属于轨道交通车辆走行部结构疲劳试验。

背景技术：

1、客车转向架构架是车辆核心承载与传力部件，铸钢构架在长期运营中易因铸造缺陷、焊修质量、应力集中与疲劳累积出现侧梁、导柱等关键部位开裂甚至断裂，直接影响行车安全。故障发生后需在实验室复现裂纹萌生、扩展、断裂全过程，用于定位故障根因、针对性提出整改方案、优化设计与运维标准。

2、现有转向架构架疲劳试验主要分为两类：

3、1、标准载荷疲劳试验：依据tb3549.1等规范施加垂向、横向、纵向标准载荷，考核结构静强度与疲劳强度，不针对特定原始缺陷与真实故障路径，难以复现已发故障的演化过程。

4、2、线路载荷谱台架试验：基于线路动应力测试编制载荷谱，在台架施加多通道载荷，更贴近服役状态，但多面向完好结构的强度验证，未针对铸造和焊修缺陷、tpds当量与应力关系、等损伤折算里程与循环次数做一体化故障复现设计。

5、然而，现有技术存在以下缺陷：

6、1、缺陷模拟不精准：未按真实故障的位置、形状、尺寸腐蚀状态等做预置，复现失真。

7、2、应力与载荷脱离实际：多采用标准载荷或通用谱，未结合车辆真实tpds监测数据建立冲击当量和等效应力对应关系，载荷与实际损伤不匹配。

8、3、里程与循环等效不科学：未按镟轮周期运维履历与等损伤原则将结构寿命里程精准折算为台架加载循环，试验周期与损伤程度偏离真实工况。

9、4、约束加载与应力控制不合理：未采用完好位和缺陷位对称应变校准，缺陷区应力难以精确锁定。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：克服现有转向架构架疲劳试验的不足，解决无法精准复现带原始缺陷铸钢构架真实故障演化的问题，提出一种基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法。

2、为解决上述技术问题，本发明提出的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，包括以下步骤：

3、在与故障构架同型号的转向架构架上，根据故障构架的缺陷位置、形状、尺寸，在转向架构架对应区域预置与实际故障相匹配的初始缺陷；

4、基于车辆运行品质动态监测系统获取的tpds冲击当量数据以及线路动应力测试数据，建立tpds冲击当量与故障区域等效应力之间的对应关系，并基于对应关系确定实际服役过程中不同tpds冲击当量对应的故障区域等效应力；

5、基于故障构架实际运营里程数据，结合miner线性累积损伤准则与等损伤原则，将故障区域等效应力转换为试验台架加载过程中的分级控制应力及对应循环次数，形成以镟轮周期为单位的台架分级加载谱块；

6、将预置缺陷后的转向架构架安装于试验台架，通过模拟车辆实际约束状态的装夹方式对转向架构架进行约束，根据台架分级加载谱块进行预加载，并基于无损区域与缺陷区域的对称应变校准结果确定台架加载参数；

7、按照台架加载参数对转向架构架进行循环加载，并在加载过程中监测预置缺陷区域的裂纹扩展状态，根据裂纹扩展状态获得故障复现结果。

8、本发明有益效果如下：

9、1、本发明通过复现构架原始铸造和焊修未熔合露头缺陷及长期运营腐蚀状态，使故障复现真实可靠，缺陷、应力、载荷、里程全链路贴近实际服役状态，复现一致性高。

10、2、本发明通过建立tpds冲击当量与线路等效应力以及台架控制应力的量化映射。

11、3、本发明通过等损伤原则将真实运营里程折算为台架加载循环，按运维履历与miner线性准则折算，试验损伤与实际运营等效，实现损伤等效与加速复现。

12、4、本发明通过对称应变校准与谱块周期加载，消除缺陷应力集中对试验的干扰，使缺陷区应力可控，并稳定复现裂纹萌生、稳定扩展、裂折全过程的全周期。

13、5、本发明试验周期可控，可在实验室短时间内复现实际长期使用运营出现的故障。

14、6、本发明工程实用性强，直接服务故障溯源、焊修工艺改进、运维标准优化、结构寿命提升。

15、7、本发明适用范围广，可推广至其他带原始缺陷的铸钢和焊接承载结构故障复现与疲劳验证。

1.一种基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述在转向架构架对应区域预置与实际故障相匹配的初始缺陷，包括：

3.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述建立tpds冲击当量与故障区域等效应力之间的对应关系，包括：

4.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述结合miner线性累积损伤准则与等损伤原则的计算公式为：

5.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述通过模拟车辆实际约束状态的装夹方式对转向架构架进行约束，包括：

6.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述基于无损区域与缺陷区域的对称应变校准结果确定台架加载参数，包括：

7.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述按照台架加载参数对转向架构架进行循环加载，包括：

8.根据权利要求7所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述重复执行多个加载谱块，使转向架构架产生与实际运营过程对应的疲劳损伤累积之后，还包括：

9.根据权利要求1所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述根据裂纹扩展状态获得故障复现结果，包括：

10.根据权利要求9所述的基于实际服役工况的转向架构架故障复现试验方法，其特征在于，所述故障演化复现结果包括裂纹萌生阶段、裂纹稳定扩展阶段以及裂折失效阶段对应的加载循环次数。