高速磁浮交通是轨道交通技术的发展方向之一,可以弥补高铁与航空客运之间的速度空白,对完善我国高速客运交通体系具有重要的意义。现有的轨道交通装备运营经验表明,疲劳破坏是车辆承载结构主要的失效方式之一,悬浮架作为高速磁浮列车的重要承载结构,需要有足够的疲劳寿命保证列车安全可靠运行。考虑到列车车辆在服役时承受着非比例多轴载荷,以及结构构件本身复杂的几何形状,承载结构的关键位置处极有可能处于多轴应力状态,采用能够考虑更多引起疲劳损伤因素的多轴疲劳理论,分析结果更加贴合实际。本文以德国TR系列高速磁浮列车悬浮架为研究对象,基于多轴疲劳理论、多体动力学仿真和有限元分析,对磁浮列车在更高速度等级下运行时悬浮架结构的多轴疲劳寿命进行预测分析:首先根据悬浮架结构主要用材—6系高强度轻质铝合金的多轴疲劳实验数据,对四种基于临界面准则的多轴高周疲劳寿命预测模型进行适用性分析,选择其中预测精度较高的Wang模型和Kluger模型作为悬浮架的多轴疲劳寿命预测模型。其次建立了悬浮架的精细有限元模型,并结合我国现有的磁浮线路条件和更高速度等级下高速磁浮列车的设计目标,拟定出磁浮列车的运用工况,通过多体动力学模型仿真提取悬浮架的动态疲劳载荷,采用准静态叠加法对悬浮架进行动应力分析。然后根据悬浮架的结构和工艺特点,参考Eurocode 9标准选取了材料的标准S-N曲线并进行修正,结合动应力结果和Miner线性疲劳累积损伤准则建立悬浮架的单轴疲劳寿命预测模型,分析悬浮架的单轴疲劳寿命,并识别疲劳损伤热点位置。最后将悬浮架疲劳损伤热点作为测点,分析其应力状态,通过计算多轴疲劳模型中临界面上的疲劳损伤参量历史,结合多轴疲劳循环计数法、修正S-N曲线和Miner线性疲劳累积损伤准则建立悬浮架的多轴疲劳寿命预测模型,对悬浮架的多轴疲劳寿命进行计算,并将所得结果与单轴疲劳模型结果进行对比分析。结果表明,采用单轴疲劳模型、Wang模型以及Kluger模型所得到的悬浮架上疲劳损伤分布趋势基本一致,均判断出悬浮架的疲劳薄弱位置主要集中在摇枕内侧与摆杆的连接位置处、托臂间连接件的螺栓连接位置处和托臂与悬浮电磁铁间的螺栓连接位置处等,其中单轴疲劳模型计算得到的悬浮架疲劳寿命为1.280×10~3万公里,而Wang模型和Kluger模型计算得到悬浮架的多轴疲劳寿命分别为3.981×10~2万公里和2.955×10~2万公里;通过“双二轴率”分析得到悬浮架结构上大部分损伤热点的位置处于多轴应力状态,导致单轴疲劳模型的评估结果偏于危险,尤其当双二轴率均超过0.15时,单轴疲劳寿命结果与多轴疲劳寿命结果相差3倍以上,而基于临界平面准则的多轴疲劳模型因为考虑到了更多引起疲劳损伤的因素,得到的评估结果更为保守。为了提高磁浮列车在更高速度等级下的运行安全性和结构可靠性,建议在结构设计或优化阶段着重关注悬浮架的疲劳薄弱位置,并在进行疲劳寿命预测时充分考虑多轴应力状态的影响。本文的分析结果可用于改进现有磁浮列车悬浮架的结构设计方案,并为悬浮架结构的疲劳寿命预测提供新途径,具有一定的工程价值和研究意义。