机械工程学报

作者：王文静, 董子钰, 代森, 李广全, 张振先

单位：1. 北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室 北京 100044;2. 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 青岛 266111

关键词：撒砂装置,随机振动,功率谱密度,频域特征,疲劳损伤；

基金：国家自然科学基金(52075032)、高速铁路系统试验国家工程实验室高速轮轨关系实验室开放合作创新基金(2021YJ269)和中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(K2022J003)资助项目。

随着列车运营速度的不断提升，连接在高速列车构架端部的撒砂装置在服役期间受载复杂、振动剧烈，易发生振动疲劳失效。为研究撒砂装置振动疲劳损伤，利用ANSYS软件建立有限元模型，分析撒砂装置及构架端部的模态特征和振动传递规律；结合Dirlik方法和Miner线性累积损伤理论，仿真分析标准加速度谱和线路加速度谱激励下的结构损伤，并进行台架试验验证；建立振动疲劳仿真流程，对结构进行1 500万km损伤预测。结果表明，撒砂装置一阶模态频率计算值与台架扫频试验一阶主频接近，误差为2%。由构架端部到撒砂装置，单位加速度激励下位移响应明显被放大，振动加剧；两种加速度谱下，仿真与台架试验得到的疲劳损伤误差小于20%，损伤较大位置分布在构架端部轴箱弹簧帽筒外侧焊缝处和撒砂装置上部圆弧母材处；线路加速度谱下结构1 500万km损伤最大值为0.71，远高于标准加速度谱。在设计和评估转向架构架端部及连接部件时，应充分考虑线路条件和结构模态影响，以避免仅依据标准设计和评估带来寿命不足的问题发生。

来源：2025年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2025年第4期