(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 202210953079.4 (22)申请日 2022.08.09 (71)申请人 株洲中车时代电气股份有限公司 地址 412001 湖南省株洲市石峰区时代路 169号 (72)发明人 剡苏荣　陈鉴　刘雄　潘柏清　 丁浩　王向东　李永红　魏龙辉　 谢紫华　邵晓峰　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 专利代理师 周长清 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验 件设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种动车电气柜吊耳疲劳测 试的模拟试验件设计方法， 步骤包括： S1、 对电气 柜实际服役过程中的载荷谱进行测试分析， 获得 典型工况下的载荷路谱， 确定载荷随时间的变化 曲线； S2、 以电气柜三维模型为载体进行仿真分 析， 在实际载荷谱及标准载荷谱的作用下， 获得 吊耳的关键剖面及其仿真值； S3、 结合吊耳的几 何形状参数及关键剖面应力梯度， 基于等效原 则， 设计用于试验室加速试验的等效模拟试验 件。 本发明具有原理简单、 可靠性高且精准度高 等优点， 利用仿真技术提取电气柜吊耳的关键剖 面特征， 通过等效原理进行模拟件设计， 在实验 室同时加载实际载荷谱和实际环境谱进行加速 疲劳试验， 获得相应的可靠性及寿命评估数据， 以评价电气柜服役寿 命。 权利要求书1页 说明书5页 附图6页 CN 115310288 A 2022.11.08 CN 115310288 A 1.一种动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验 件设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1、 对电气柜实际服役过程中的载荷谱进行测试分析， 获得典型工况下的载荷 路谱， 确 定载荷随时间历程的变化曲线； S2、 以电气柜三维模型为载体进行仿真分析， 在实际载荷谱及标准载荷谱的作用下， 获 得吊耳的关键剖面及其仿真细节值； S3、 结合吊耳的几何形状参数及 关键剖面应力梯度， 基于等效原则， 设计用于试验室加 速试验的等效模拟试验 件。 2.根据权利要求1所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述步骤S2包括： S2.1、 依据实际载荷谱及标准载荷谱， 在横向、 垂向和纵向三个方向上同时对电气柜施 加随机载荷激励， 获得电气柜的吊耳在应力水平最大位置处的应力分布值a1。 3.根据权利要求2所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述步骤S2还 包括： S2.2、 依据实际载荷谱及标准载荷谱， 在横向、 垂向或纵向三个方向上单独对电气柜施 加随机载荷激励， 获得电气柜的吊耳在应力 水平最大位置处的应力分布值a2； 对比a1与a2 的大小， 以确定试验 件关键部位的主应力方向。 4.根据权利要求3所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述步骤S2还 包括： S2.3、 结合吊耳在载荷激励下的应力分布， 选取吊耳的U型拐角为关键 部位。 5.根据权利要求4所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述步骤S2还 包括： S2.4、 选取关键 部位与垂向方向垂直的剖面 为吊耳的关键剖面。 6.根据权利要求5所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述步骤S2还 包括： S2.5、 对关键剖面的应力水平和应力梯度进行模拟， 并从模拟结果中提取关键剖面内 沿厚度方向和宽度方向各2m m内的应力梯度进行分析， 确定关键剖面的应力梯度方向。 7.根据权利要求1至6中任意一项所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计 方法， 其特征在于， 所述步骤S 3中， 等效模拟试验件的几何形状参数包括长度L、 宽度W、 厚度 D、 圆半径R和圆心距模拟试验件表面的距离H； 其中， 等效模拟试验件的宽度方向为型材挤 压方向。 8.根据权利要求1至6中任意一项所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计 方法， 其特征在于， 所述步骤S 3中， 所得到的等效模拟试验件包括试验件本体(1)， 所述试验 件本体(1)的两端设有加载段(3)， 所述试验件本体(1)的中部设有圆形凹槽(2)， 所述圆形 凹槽(2)为关键 部位。 9.根据权利要求7所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述圆形凹槽(2)的厚度大于4m m。 10.根据权利要求7所述的动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方法， 其特征在 于， 所述加载段(3)上设有垫片(4)， 所述垫片(4)与模拟试验件采用相同材质的材料制备得 到。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115310288 A 2一种动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验件设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于动车电气柜疲劳性试验设备技术领域， 具体涉及一种动车电气柜吊耳 疲劳测试的模拟试验 件设计方法。 背景技术 [0002]电气柜为高速动车提供核心动力， 被誉为动车的 “心脏”。 电气柜主要由外部的金 属结构柜 体及内部的电气元器件组成， 柜 体作为重要的保护和承载结构 。 如图1和图2所示， 整个电气柜通过柜体外部的吊耳结构悬挂于列车底部的牵引梁上， 吊耳成了整柜的主要的 承力单元。 吊耳结构采用铝合金挤压型 材， 对于动车的安全起着至关重要的作用。 [0003]目前， 电气柜的寿命评估是采用整柜(含装配器件)依据GB/T  21563‑2018标准中 长周期随机振动试验进 行评判。 众所周知， 这种评估方法的成本高、 试验资源匮乏且无法满 足产品的快速交付需求。 而且做过试验后的器件无法重复利用， 属于破坏性试验。 再者， 由 于电气柜 体外形尺寸受限， 实验室进 行长周期振动试验是无法模拟实际运行过程中的环境 因素(主要为腐蚀因素)， 继而评估结果趋 于理想化， 无法有效表达实际过程。 发明内容 [0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足， 提供一种原理简单、 可靠性高 且精准度高的动车电气柜吊耳 结构疲劳测试的模拟试验 件设计方法。 [0005]为解决上述 技术问题， 本发明采用以下技 术方案： [0006]一种动车电气柜吊耳疲劳测试的模拟试验 件设计方法， 包括以下步骤： [0007]S1、 对电气柜实际服役过程中的载荷谱进行测试分析， 获得典型工况下的载荷路 谱， 确定载荷随时间历程的变化曲线； [0008]S2、 以电气柜三维模型为载体进行仿真分析， 在实际载荷谱及标准载荷谱的作用 下， 获得吊耳的关键剖面及其仿真细节值； [0009]S3、 结合吊耳的几何形状参数及关键剖面应力梯度， 基于等效原则， 设计用于试验 室加速试验的等效模拟试验 件。 [0010]作为本发明的进一 步改进， 所述 步骤S2包括： [0011]S2.1、 依据实际载荷谱及标准载荷谱， 在横向、 垂向和纵向三个方向上同时对电气 柜施加随机载荷激励， 获得电气柜的吊耳在应力水平最大位置处的应力分布值a1。 [0012]作为本发明的进一 步改进， 所述 步骤S2还 包括： [0013]S2.2、 依据实际载荷谱及标准载荷谱， 在横向、 垂向或纵向三个方向上单独对电气 柜施加随机载荷激励， 获得电气柜的吊耳在应力水平最大位置处的应力分布值a2； 对比a1 与a2的大小， 以确定试验 件关键部位的主应力方向。 [0014]作为本发明的进一 步改进， 所述 步骤S2还 包括： [0015]S2.3、 结合吊耳在载荷激励下的应力分布， 选取吊耳的U型拐角为关键 部位。 [0016]作为本发明的进一 步改进， 所述 步骤S2还 包括：说　明　书 1/5 页 3 CN 115310288 A 3