摘要
目前，大多数关于焊接结构振动疲劳的研究方法主要集中在单轴应力上，忽略了剪切应力的影响。为此，通过将ASME结构应力方法与IEC 61373标准中概述的随机振动分析理论相结合，提出了一种新的方法，用于评估频域内多轴随机振动问题的疲劳寿命。该方法将结构应力方法扩展到多轴场景，以准确提取焊趾处的局部多轴结构应力状态。其优势在于不仅考虑了载荷频率分布和结构模态振动对疲劳寿命的影响，还考虑了焊缝处局部多轴应力条件对疲劳寿命的影响。此外，该方法还包括了对非比例多轴应力条件的修正，使得疲劳评估结果更接近实际情况。通过将0°和30°角焊缝试样的局部多轴应力、剪切应力与正应力之间的相位差以及等效结构应力功率谱与实验结果进行比较，验证了该方法的准确性。随后，该方法被应用于车载电气柜的多轴随机振动疲劳评估，并通过实验进行了验证。结果表明，基于多轴应力状态的疲劳寿命估计值低于使用单轴方法得到的结果。与传统单轴方法相比，多轴疲劳寿命估计值降低了4.20%至88.35%，有效考虑了剪切应力造成的损伤。疲劳评估结果与实验数据更为吻合，从而验证了所提出新方法的有效性。本文提出的频域多轴随机振动疲劳评估方法为轨道车辆上焊接结构的设计和评估提供了一种新技术，该方法降低了轨道车辆设计阶段的成本，具有积极的经济意义。
