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我國列車提速后，出現了一系列機車車輛結構疲勞強度分析的問題。如動車的枕梁橫向減振器安裝座連接部位、枕梁下蓋板及立板、牽引座等多處出現大裂紋，嚴重影響廠列車行車安全。
如何更為準確地評估機車車輛的疲勞強度，更好地解決結構輕量化和高速運行要求降低軸重的矛盾，成為了重要的研究課題。在產品研制過程中的結構疲勞強度仿真分析周期短、費用小，并且能多次反復進行，成為機車車輛疲勞強度分析的重要方法。應力譜是疲勞強度分析的基礎，但由于機車車輛系統(tǒng)結構的復雜性，對整個系統(tǒng)進行動應力的仿真分析，以得到應力譜存在很多困難。
目前，對機車車輛的疲勞強度仿真分析主要是先通過動力學分析軟件計算得到動載荷譜，然后采用準靜態(tài)疊加法得到應力潛。由于準靜態(tài)疊加法認為構件受力部位在各動載荷同時作用時的應力時間歷程可近似等效于各動載荷作用點單獨承受單位靜載荷時的應力乘以載荷一時間歷程的疊加，沒有考慮應力的動態(tài)響應問題。基于此，本文提出基于動應力仿真分析的疲勞強度分析方法：采用有限元法，將各部件作為彈性體考慮，直接通過瞬態(tài)動力學分析得到應力一時間歷程，再利用雨流計數法統(tǒng)計得到應力譜，評估構件疲勞強度。以270 km / h高速動車為例，重點討論了仿真分析過程中采用的模型、懸掛元件的模擬、載荷的處理及計算分析得到的應力一時間歷程，編程實現雨流計數法，評估車體疲勞強度。
疲勞強度分析理論和方法
線性累積損傷理論
根據線性累積損傷的系列假設，每次當部件承受的應力大于零件在所加應力比Ri時疲勞極限的量級Sei ，則引起已知量的損傷。某應力比的疲勞極限S,，表示在該應力比條件下無窮次地作用于此部件而不會產生疲勞損壞的最大應力(靜應力和動應力的代數和)。如果作用以任何更大值的最大應力Smax，且如作用次數足夠頻繁，將使部件產生疲勞損壞，若“損傷增值”之和等于1，便認為出現疲勞損壞。如果給定i應力級下循環(huán)數Ni表示某種損傷應力級時的循環(huán)數，Ni表示在該應力級時將導致損壞的循環(huán)數，則在下式情況下出現損壞。
用Nr表示部件在應力譜下出現損壞的總循環(huán)數，ai表示每一應力級占總循環(huán)的分數，則應力譜下疲勞壽命的關系可以表示為式中，Nr表式譜循環(huán)總數，并不正好是出現損傷應力級時的循環(huán)數。在實際計算時，只是出現損傷的應力級(高于疲勞極限)的循環(huán)才包括在方程的總和中，低于疲勞極限的循環(huán)不包括在內，因為假定這些循環(huán)不會造成損傷。
疲勞極限應力不能用來直接表示某種較高應力級產生疲勞損壞的循環(huán)數。根據收集到的試驗數據表明，經典S-N曲線在復對數坐標紙上是在100000次循環(huán)和相當于所研究的材料的疲勞極限的循環(huán)數(對于鋼材為2X1護次循環(huán))之間的一條直線。知道此曲線的斜率，就可以預測承受超過疲勞極限的應力S的部件壽命Nf疲勞損壞的循環(huán)數。
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