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摘要：随着我国铁路运输技术的提升和高速铁路文化的快速发展，对于列车承载力的需求逐渐增大。本文系统的阐述了车辆构架焊接接头疲劳评估方法，包括：名义应立法以及多轴应力转化为单轴应力法，并且根据实际的评估方法进一步说明了规范操作下焊接缝隙疲劳评估的具体流程。
关键词：构架焊接接头疲劳评估;多轴应力;单轴应力;铁道车辆
铁路作为高效、安全、便捷的出行方式，在我国经济发展和人们生活中起到了重要的作用，是我国资源运输体系中重要的组成部分，但是随着我国经济发展和城市化建设的进程加快，社会对于铁路运输的要求逐渐升高，因此提升铁路运输效率，建立完整运输网络是当代铁路产业重点开发项目。
一、我国铁路现状
虽然我国高速铁路的最初起步比发达国家落后几十年，但是随着我国经济实力和科技能力快速发展，铁路事业得到了蓬勃成长。特别是一九九四年我国开通了时速为一百六十千米每小时的广州深圳高速铁路，这条线路是我国首次针对铁路线路基础设施、机动车车辆的制造、铁路通信信号设置、铁路组织运输以及铁路技术安全等方面进行更新尝试，并且在此后十年间我国又经过技术提升和线路改造，针对我国铁路进行大面积提速。在二零零四年我国制定了铁路线路规划方案，并且得到了国务院的批准。根据规划方案，我国制定出直至二零二零年的铁路建设规划蓝图，同时结合不同地区的地势特点和线路分布进行不同程度的调整，最终提出四纵四横的铁路运输规划路线，以保障铁路运输路线的完整。图一为四横四纵路线图[1]。
二、构架焊接接头疲劳强度评估
铁路建设经过几十年的发展和完善，对于铁路构架焊接接头疲劳强度的评估技术已经逐渐成熟并且应用在实际测量中，在日常测量中工作人员只需要在设计环节，利用车辆内部结构相关的标准数据进行设计，并且根据车辆数据报告中的信息制定出合理的测试方案，最后结合相对应的疲劳数据曲线图总结出车辆结构中所有区域环节的数据系数和材料使用程度。
（一）疲劳强度计算评估
在铁路建设中转向架结构的焊接疲劳强度计算公式主要依靠UIC615-4和EN13749的标准所确定，在铁路正常运营状态下，设计人员需要考虑铁路结构中的垂直方向承载负荷、横向承载负荷、纵向承载负荷、侧面滚扭杆承载负荷以及扭曲方向承载负荷[2]。
（二）多轴应力转化为单轴应力
铁路车辆轨道设计中，轨道车辆转向架在焊接时由于结构承受了比较复杂疲劳承载负荷量，整体结构处于多轴应力形态，加上现阶段针对铁路车辆结构承载负荷量的疲劳评估方法，主要以多轴應向力向单轴应向力进行转化，因此我国制定了以UIC510-5为基础标准的应向力转化条例，并且详细阐述了具体转化流程。
第一，在结构焊接环节中，每一个焊接节点需要使用有限元法进行阶段数据的计算并且在各个承载负荷环境下主应力的状态和移动方向，以此为测算基础所有工作状况中最大主应力，以及其对应的应力方向。第二，在铁路计算构架焊接接头疲劳强度时，需要根据各个环节节点的不同工作状况下所产生的应力扩张量，以及其在最大应力条件下，方向的投影数值。第三，根据公式所测算出的最大应力和最小应力后，可以计算出环节节点的应力涨幅曲线、平均应力数值以及应力相关比例等信息，最后根据材料制造的修正曲线图和疲劳曲线图对焊接结构额疲劳强度数值进行综合评估。
（三）焊接接头疲劳评估
1.模型建立
根据DVS1612指定的建筑标准，在利用有限元法进行焊接缝隙节点应力评估时，应该选取距离焊接缝隙和焊接趾一到一点五个板材厚度的节点，作为节点的名义应力，所以在根据DVS1612评估标准进行焊接接头疲劳评估时，测试人员应该首先针对整体结构中的有限模型进行相关处理和建立。尤其是在有限模型建立时需要选择距离一到一点五个板材厚度地方进行焊接，同时建立出与焊接轮廓线相同的的焊接缝隙来替代轮廓线。工作人员在实际测量过程中，需要建立网格划分，以保障两个节点可以相互对应，图二是铁路结构中所有焊接缝隙的分布图[3]。
2.焊接缝隙级别分布
根据DVS1612建筑标准，目前铁路将焊接缝隙的应力分为九个级别，剪刀应力分为五个级别，不同的等级对应不同级别的焊接质量和连结端头类型。由于同一个级别的焊接缝隙中，应力循环特点皆不相同，因此各自应力也各不相同，所以DVS1612建筑标准总结出正向应力与剪应力的相关计算公式，以实现应力结构的稳定性。根据公式可以得出，如果结构制造中，材料选择S355J2H的话，其正向应力根据公式可以计算得出对应数值，但是如果材料不能符合使用标准或者循环模式出现偏差，就无法得出剪应力相关的极限疲劳数值。由于铁路结构在运行中多个环节点大多处于多轴应力状态，加上评测时需要根据DVS1612的建筑标准，因此测试人员在实际评测时需要考虑到焊接缝隙的正方向应力数值、垂直于焊接方向的正向应力数值以及沿焊接缝隙所产生的剪应力数值之间的组合效果，测试人员通过利用处理程序，对于焊接接头疲劳情况进行计算和处理，并且得到构架焊接材料使用中，利用效率最大的十五个节点、材料使用效率以及其位置。
结束语：
由此可见，根据国内针对铁路运输结构建设的标准和要求，本文进行结构焊接疲劳程度的评估方法讨论，并且根据名义应立法和多轴应力转化为单轴应力法进行综合分析，以此基础上对铁路车辆焊接接头疲劳值的仿真计算和评测，保障铁路线路建设中结构的稳定和安全。
参考文献
[1]薛俊谦，李向伟. 等效结构应力法原理及其在转向架焊接构架疲劳寿命分析中的应用[J]. 铁道车辆，2019，57（01）：8-11+5.
[2]刘旭，张开林，周春平，刘长林. 转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响[J]. 机械强度，2018，40（02）：437-443.
[3]刘上源，阳光武，肖守讷，杨冰，朱涛. 基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究[J]. 机车电传动，2019（06）：91-94.
关键词：构架焊接接头疲劳评估;多轴应力;单轴应力;铁道车辆
铁路作为高效、安全、便捷的出行方式，在我国经济发展和人们生活中起到了重要的作用，是我国资源运输体系中重要的组成部分，但是随着我国经济发展和城市化建设的进程加快，社会对于铁路运输的要求逐渐升高，因此提升铁路运输效率，建立完整运输网络是当代铁路产业重点开发项目。
一、我国铁路现状
虽然我国高速铁路的最初起步比发达国家落后几十年，但是随着我国经济实力和科技能力快速发展，铁路事业得到了蓬勃成长。特别是一九九四年我国开通了时速为一百六十千米每小时的广州深圳高速铁路，这条线路是我国首次针对铁路线路基础设施、机动车车辆的制造、铁路通信信号设置、铁路组织运输以及铁路技术安全等方面进行更新尝试，并且在此后十年间我国又经过技术提升和线路改造，针对我国铁路进行大面积提速。在二零零四年我国制定了铁路线路规划方案，并且得到了国务院的批准。根据规划方案，我国制定出直至二零二零年的铁路建设规划蓝图，同时结合不同地区的地势特点和线路分布进行不同程度的调整，最终提出四纵四横的铁路运输规划路线，以保障铁路运输路线的完整。图一为四横四纵路线图[1]。
二、构架焊接接头疲劳强度评估
铁路建设经过几十年的发展和完善，对于铁路构架焊接接头疲劳强度的评估技术已经逐渐成熟并且应用在实际测量中，在日常测量中工作人员只需要在设计环节，利用车辆内部结构相关的标准数据进行设计，并且根据车辆数据报告中的信息制定出合理的测试方案，最后结合相对应的疲劳数据曲线图总结出车辆结构中所有区域环节的数据系数和材料使用程度。
（一）疲劳强度计算评估
在铁路建设中转向架结构的焊接疲劳强度计算公式主要依靠UIC615-4和EN13749的标准所确定，在铁路正常运营状态下，设计人员需要考虑铁路结构中的垂直方向承载负荷、横向承载负荷、纵向承载负荷、侧面滚扭杆承载负荷以及扭曲方向承载负荷[2]。
（二）多轴应力转化为单轴应力
铁路车辆轨道设计中，轨道车辆转向架在焊接时由于结构承受了比较复杂疲劳承载负荷量，整体结构处于多轴应力形态，加上现阶段针对铁路车辆结构承载负荷量的疲劳评估方法，主要以多轴應向力向单轴应向力进行转化，因此我国制定了以UIC510-5为基础标准的应向力转化条例，并且详细阐述了具体转化流程。
第一，在结构焊接环节中，每一个焊接节点需要使用有限元法进行阶段数据的计算并且在各个承载负荷环境下主应力的状态和移动方向，以此为测算基础所有工作状况中最大主应力，以及其对应的应力方向。第二，在铁路计算构架焊接接头疲劳强度时，需要根据各个环节节点的不同工作状况下所产生的应力扩张量，以及其在最大应力条件下，方向的投影数值。第三，根据公式所测算出的最大应力和最小应力后，可以计算出环节节点的应力涨幅曲线、平均应力数值以及应力相关比例等信息，最后根据材料制造的修正曲线图和疲劳曲线图对焊接结构额疲劳强度数值进行综合评估。
（三）焊接接头疲劳评估
1.模型建立
根据DVS1612指定的建筑标准，在利用有限元法进行焊接缝隙节点应力评估时，应该选取距离焊接缝隙和焊接趾一到一点五个板材厚度的节点，作为节点的名义应力，所以在根据DVS1612评估标准进行焊接接头疲劳评估时，测试人员应该首先针对整体结构中的有限模型进行相关处理和建立。尤其是在有限模型建立时需要选择距离一到一点五个板材厚度地方进行焊接，同时建立出与焊接轮廓线相同的的焊接缝隙来替代轮廓线。工作人员在实际测量过程中，需要建立网格划分，以保障两个节点可以相互对应，图二是铁路结构中所有焊接缝隙的分布图[3]。
2.焊接缝隙级别分布
根据DVS1612建筑标准，目前铁路将焊接缝隙的应力分为九个级别，剪刀应力分为五个级别，不同的等级对应不同级别的焊接质量和连结端头类型。由于同一个级别的焊接缝隙中，应力循环特点皆不相同，因此各自应力也各不相同，所以DVS1612建筑标准总结出正向应力与剪应力的相关计算公式，以实现应力结构的稳定性。根据公式可以得出，如果结构制造中，材料选择S355J2H的话，其正向应力根据公式可以计算得出对应数值，但是如果材料不能符合使用标准或者循环模式出现偏差，就无法得出剪应力相关的极限疲劳数值。由于铁路结构在运行中多个环节点大多处于多轴应力状态，加上评测时需要根据DVS1612的建筑标准，因此测试人员在实际评测时需要考虑到焊接缝隙的正方向应力数值、垂直于焊接方向的正向应力数值以及沿焊接缝隙所产生的剪应力数值之间的组合效果，测试人员通过利用处理程序，对于焊接接头疲劳情况进行计算和处理，并且得到构架焊接材料使用中，利用效率最大的十五个节点、材料使用效率以及其位置。
结束语：
由此可见，根据国内针对铁路运输结构建设的标准和要求，本文进行结构焊接疲劳程度的评估方法讨论，并且根据名义应立法和多轴应力转化为单轴应力法进行综合分析，以此基础上对铁路车辆焊接接头疲劳值的仿真计算和评测，保障铁路线路建设中结构的稳定和安全。
参考文献
[1]薛俊谦，李向伟. 等效结构应力法原理及其在转向架焊接构架疲劳寿命分析中的应用[J]. 铁道车辆，2019，57（01）：8-11+5.
[2]刘旭，张开林，周春平，刘长林. 转向架焊接构架强度模型及其对寿命预测的影响[J]. 机械强度，2018，40（02）：437-443.
[3]刘上源，阳光武，肖守讷，杨冰，朱涛. 基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究[J]. 机车电传动，2019（06）：91-94.