随着国民经济的发展和国内制造业的升级换代,基础工业产品卷钢的需求量也越来越大。由于卷钢运输具有距离长、重量大、运输始发地处于内陆等特点,使得铁路成为了卷钢运输最为经济快速的途径。装载加固的安全可靠是卷钢运输快捷高效的根本保证。近年来,对于安全、快速、环保的要求,使得可重复使用、安放简单、装卸快速、安全程度较高的卷钢座架的使用越来越广泛。现行的卷钢座架强度检测中,均采用最大应力值法判定其安全性。在冲击试验中测试获取各测点的最大应力值,比较实测应力与材料许用应力,可以判定座架整体的安全性。但实际上,金属材料的破坏除了瞬时应力破坏,还存在着另外一种破坏失效形式——疲劳破坏。在卷钢座架的使用过程中,座架上各测点达到最大瞬时应力值的冲击工况为较少数短暂状态。在大部分使用时间中,卷钢座架处于运行工况,轨道不平顺造成的车辆振动使得座架载荷不断变化,在交变载荷的作用下,卷钢座架上各处不断变化的应力使得材料产生疲劳破坏,决定了卷钢座架的使用寿命。研究卷钢座架的疲劳寿命极限具有重要的意义。本文采用攀钢集团生产的TX-C-I型卷钢座架为研究对象,按照以下思路和内容研究卷钢座架的疲劳寿命极限,为评定卷钢座架的安全性和确定其使用年限提供科学依据。(1)载荷时间序列获取使用SIMPACK多体动力学软件,建立使用卷钢座架进行卷钢运输的整车系统动力学模型,根据卷钢座架的实际运输径路,设置仿真计算条件,模拟整车系统的运行状况,计算获取卷钢座架所受载荷时间序列。(2)卷钢座架强度分布计算使用SolidWorks三维建模软件、Hypermesh有限元前处理软件和ANSYS有限元计算软件,进行联合仿真计算,获取卷钢座架分别在横向、纵向和垂向基准载荷下的卷钢座架各处应力值。通过试验,测试实际情况下卷钢座架的应力情况,各测点位置应力的实测值与计算值相近,证明了有限元强度计算的准确性。(3)疲劳评价点损伤分析及卷钢座架寿命预测根据获取的载荷时间序列,计算确定卷钢座架上各疲劳寿命评价点的应力时间序列,使用雨流计数法统计各评价点应力谱,根据英国BS7608：1993《Fatigue Design and Assessment of Steel Structures》钢材结构疲劳损伤评定标准,计算各测点在试验里程内的疲劳损伤。根据各测点的疲劳损伤情况进行计算,预测卷钢座架整体的疲劳寿命,验证了通过SIMPACK软件获取座架载荷谱进行疲劳寿命预测的可行性。在今后其他型号卷钢座架检测中，可引入疲劳寿命预测方法，针对座架的主要使用线路情况，预测其疲劳寿命。为确定卷钢座架安全、经济使用寿命提供科学依据。(4)卷钢座架结构优化针对卷钢座座架设计中,疲劳寿命较短的薄弱处,比较了几种常用的延长疲劳使用寿命方法,并分析了其各自的优缺点，选取最为经济的方法对卷钢座架进行改进、补强,计算表明其可以显著地延长座架的疲劳寿命。本文运用相关理论,针对卷钢座架的使用中两种主要破坏形式之一的疲劳破坏提出了使用多体动力学方法获取载荷谱并进行疲劳寿命预测的方法,验证了方法的有效性,可以指导今后卷钢座设计、制造、检测和维护,为卷钢座架在全寿命周期的安全使用提供了科学指导依据。