(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211200760.8 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 中车成型 科技 （青岛） 有限公司 地址 266109 山东省青岛市城阳区棘洪滩 街道春阳路西端动车小镇科技馆104 (72)发明人 侯帅昌　史磊　赵英男　尹高冲　 王坤　岳书静　 (74)专利代理 机构 济南圣达知识产权代理有限 公司 372 21 专利代理师 祖之强 (51)Int.Cl. G01N 3/32(2006.01) G06F 30/15(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G16C 60/00(2019.01)G06F 113/26(2020.01) G06F 119/02(2020.01) G06F 119/04(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限 强度验证方法 (57)摘要 本发明提供了一种轨道车体复合材料疲劳 耐久性及损伤 容限强度验证方法， 限制载荷及极 限载荷试验或模拟； 引入第一类损伤进行t倍周 期寿命的疲 劳试验和模拟， 引入第二类损伤并进 行m倍检查周期 的疲劳试验和模拟， 引入第三类 损伤进行n倍检查周期 的疲劳试验， 若该层级结 构损伤无扩展及新的损伤出现进行下一步； 否则 结构强度不满足耐久性和损伤 容限要求； 本发明 结合多类别损伤进行疲劳耐久性及损伤容限强 度验证， 解决了疲劳耐久性强度验证问题， 保证 了车辆的安全运行。 权利要求书4页 说明书18页 附图4页 CN 115493954 A 2022.12.20 CN 115493954 A 1.一种轨道车体复合材 料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其特 征在于： 包括以下 过程： 限制载荷 及极限载荷试验或模拟； 引入第一类损伤进行t倍周期寿命的疲劳试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及新 的损伤出现进 行下一步， 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求， 其中， t大于等于1且 小于等于4； 在考虑环境载荷因子影响下， 进行极限载荷下剩余强度模拟或试验， 若该层级结构损 伤无扩展及新的损伤， 未发生最 终断裂、 非线性变形、 刚度降低和屈曲， 进 行下一步； 否则结 构强度不满足耐久性和损伤容限要求； 引入第二类损伤并进行m倍检查周期的疲劳试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及 新的损伤出现进行 下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求， 其中， m大于1； 进行限制载荷或者K倍 限制载荷下剩余强度模拟和试验， 若该层级结构损伤无扩展及 新的损伤， 未发生最 终断裂、 非线性变形、 刚度降低和屈曲， 进 行下一步； 否则结构强度不满 足耐久性和损伤容限要求， 其中， K 大于1且小于总不确定系数； 引入第三类损伤进行n倍检查周期的疲劳试验， 若该层级结构损伤无扩展及新的损伤 出现进行 下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求， 其中， n大于或等于1； 进行限制载荷剩余强度试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及新的损伤， 未发生最 终断裂、 非线性变形、 刚度降低和屈曲， 则该层 级结构满足耐久性和损伤容限要求； 否则， 结 构强度不满足耐久性和损伤容限要求。 2.一种轨道车体复合材 料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其特 征在于： 按照相应层级 进行限制载荷试验和模拟； 引入第一类损伤进行t倍寿命周期疲劳试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及新的 损伤出现进 行下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤 容限要求， 其中， t大于等于1且小 于等于4； 引入第二类损伤并进行m倍检查周期的疲劳试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及 新的损伤出现进行 下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求， 其中， m大于1； 引入第三类损伤进行n倍检查周期的疲劳试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展及新 的损伤出现进行下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求， 其中， n大于或等于 1； 限制载荷下的剩余强度模拟和试验， 若该层级结构损伤无扩展及新的损伤， 未发生最 终断裂、 非线性变形、 刚度降低和屈曲， 进行下一步； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容 限要求； 修理第二类和第三类的损伤， 使其达 到原有强度； 考虑环境载荷因子， 进行极限载荷下剩余强度试验和模拟， 若该层级结构损伤无扩展 及新的损伤， 未发生最终断裂、 非线性变形、 刚度降低和屈曲， 则该层级结构满足耐久性和 损伤容限要求； 否则结构强度不满足耐久性和损伤容限要求。 3.如权利要求1或2所述的轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其 特征在于： 根据实测载荷谱定义具有合理周期数的高周期疲劳载荷， 根据实测载荷谱定义具有合权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115493954 A 2理周期数的低周期疲劳载荷。 4.如权利要求3所述的轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其特 征在于： 实测载荷谱的获取， 包括： 选取关键位置布置力、 加速度传感器及应变片， 布置的位置至少包括车体底架、 车顶、 转向架架位置的加速度传感器、 车体之 间及转向架及车体之间的力传感器以及窗角关键位 置的应变片； 测试获取 各位置的随机载荷谱； 对随机载荷谱进行雨 流循环计数， 获得 载荷幅值、 均值与循环频次的数据； 根据雨流计数获得的幅值、 均值及循环次数 数据建立 概率密度函数并进行分布检验； 根据分布检验的结果， 计算载荷幅值及均值的极值； 确定车体纵向垂向横向实测载荷谱及目标次数循环外推名义变幅载荷谱； 根据名义变幅载荷谱及各区域S ‑N曲线确定车体三方向常幅等效高周载荷谱。 5.如权利要求1或2所述的轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其 特征在于： 对复合材 料结构损伤进行分类， 包括： 第一类损伤为采用规定的目视检查方法能够可靠检出的最小尺寸损， 含目视勉强可见 损伤的结构能够承受极限载荷， 并在两倍寿命期间损伤无扩展， 剩余强度为极限载荷； 第二类损伤为目视可见损伤， 由确定的检测计划能够可靠检查的损伤， 该损伤要求能 构承受限制载荷的能力， 并且在M倍的检查周期内损伤无扩展， 剩余强度为限制载荷能力； 第三类损伤为易检损伤， 是在几次服役过程中可以被可靠检出的损伤， 该损伤要求能 够承受被 检出之前期间的极限载荷， 通常小于使用载荷， 并能够承受期间的循环载荷； 第四类损伤大的离散源损伤， 包括鸟撞、 严重的雷击和严重的冰雹， 该类损伤要求能够 使用合理百分比的使用载荷能力， 确保可以救援或者缓慢运行停靠 。 6.如权利要求1或2所述的轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其 特征在于： 对于单层板， 给 出室温干态、 低温干态及高温湿态下的单向层合板力学性能， 包括： 0°或经向和90 °或纬向拉伸弹性模量和强度； 0 °或经向和90 °或纬向压缩弹性模量和强 度； 纵横或面内剪切弹性模量和强度； 主泊松比； 对于夹层结构， 给出室温干态、 低温干态及高温湿态下的夹层结构力学性能， 包括： 面 外拉伸强度、 面外 压缩强度和面外 剪切强度； 对于无缺口层合板， 给出室温干态、 低温干态及高温湿态下的典型铺层层合板力学性 能， 包括： 拉伸弹性模量和强度、 压缩弹性模量和强度、 面内剪切弹性模量和强度、 泊松比； 对于含缺口层合板， 给出室温干态、 低温干态及高温湿态下开孔和充填孔的拉伸和压 缩强度； 对于含冲损伤层合板， 给 出室温干态 环境层合板冲击后压缩强度值及毯式曲线； 对于机械连接挤压强度， 给 出室温干态及高温湿态下层合板的机 械连接挤压强度。 7.如权利要求1或2所述的轨道车体复合材料疲劳耐久性及损伤容限强度验证方法， 其 特征在于：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115493954 A 3