電機焊縫隨機振動疲勞評估

王 劍 劉昱甫 劉泓廷

(大連交通大學機車車輛工程學院 遼寧 大連 116028)

0 前言

隨著國內工業技術水平不斷進步，列車的速度與載重不斷提高，車體以及車內設備承受的載荷頻率范圍也不斷擴大，這對車載部件造成的負擔也越來越大。其中列車運行過程中產生的振動是引起設備故障的主要原因。姚起杭[1]根據試驗解釋了結構振動疲勞的現象，即當振動頻率與車內部件結構的固有頻率相近時會引起共振，導致結構疲勞破壞、懸掛部件脫落、焊縫部位出現開裂等問題。在列車不斷提速的背景下，這些問題都會嚴重影響列車的安全運行，為了解決隨機振動疲勞問題，在方法上已經有了時域法與頻域法，且證明了兩類方法的可行性[2]。王明珠、姚衛星[3]提出了一個考慮應力集中和疲勞極限影響的缺口件頻域隨機振動疲勞壽命估算方法，李超[4]利用隨機振動等理論獲得窄帶隨機振動下基于功率譜密度的構件疲勞壽命估算公式。因此進行隨機振動分析可以為類似產品的可靠性與穩定性設計提供參考，縮短研發時間從而降低成本。

本次分析對象為列車車軸處固定電機，在隨機振動的環境下，基于IEC 61373[5]標準進行功率譜加載，結合高斯分布三區間法對電機的主要焊縫進行疲勞壽命評估。

1 相關原理

1.1 隨機振動基本理論

當結構受到交變載荷，且載荷的頻率分布與結構的自然頻率分布較為接近或相交時會引起結構共振，導致結構破壞。……