随着高铁的飞速发展,城市之间的通行时间变得越来越短,高铁也成为越来越多的人出行的首选工具。因此高铁的安全性、舒适性变得尤为重要。车体长期在不适的频率与振幅下振动会导致车体薄弱部位发生疲劳损坏,从而使车体结构的可靠性下降,缩短车体服役年限。严重时,甚至会影响人们的生命安全。因此在车体振动情况下,车体疲劳强度及寿命的研究已经成为一个重要的课题。本文以CRH2型动车组为研究对象,通过Proe三维建模软件,建立三维模型;利用ANSYS Workbench仿真软件,根据EN12663标准规定工况以及最大主应力原则对车体进行静强度校核,利用修正Goodman图对车体关键部位进行疲劳强度校核;利用动车组模态测试试验,根据模态分析软件,识别出不同速度级工况下车体模态参数,并根据TB/T3115标准对车体一阶垂弯模态进行评估,并分析不同速度级工况下,相同模态的参数变化情况,然后利用不同工况下取均值的方法,确定典型模态的最终频率;利用等效质量的方法对车下质量进行质量点等效,通过有限元分析软件对车体进行空载条件下自由模态、整备条件下自由模态及整备条件下约束模态分析,并根据TB/T3115对车体一阶垂弯模态进行校核;使用相关性分析方法对车体仿真模态与试验模态进行对比分析,从而校核车体模型的可靠性;在动车组长期跟踪采集数据的基础上,选取部分载荷利用信号分析处理基本方法,对其进行零均值化及滤波处理,并通过雨流计数法,编辑仿真载荷谱;然后结合workbench利用nCode疲劳分析软件,通过时域和频域的方法对车体进行疲劳寿命仿真分析;在频域分析的基础上,利用PSD法和扫频法对车体在8-9Hz、12-13Hz、15-16Hz、17-18Hz以及1-18Hz频段下进行疲劳损伤仿真计算,最后对相同方法不同频段内对车体造成的损伤及不同方法不同频段内对车体造成的损伤进行对比分析,最终得到影响车体损伤最大的模态频率及车体出现损伤较大的部位。研究结果表明:车体在超常工况下最大von mises应力发生在横梁与边梁的连接处,最大应力为169.98MPa,小于材料的屈服强度的要求,根据EN12663标准要求,表明车体模型的强度满足标准要求;在静强度满足要求的基础上,对车体关键部位进行疲劳强度评估,最终结果全部落在Goodman疲劳极限评价图内,表明车体模型的疲劳强度满足标准要求;通过对动车组车体模态试验的研究,其不同速度级工况下一阶垂弯模态频率均满足标准规定的不小于10Hz的要求。通过对比不同速度级工况下,发现车体一阶扭转模态在加减速工况下,车体模态频率明显上升,上升范围大概在2Hz范围内,其余典型模态参数随速度的变化基本不大。最终根据不同工况下,取均值的方法最终得到车体一阶垂弯频率为11.46Hz,一阶横弯频率为13.10Hz,一阶扭转频率为15.1Hz,一阶菱形模态为9.95Hz。车体一阶垂弯模态频率大于10Hz;对车体进行仿真模态分析发现其仿真模态与试验模态的差值在20%以内,在考虑综合因素的情况下,满足本文要求;对车体实际线路运行采集的数据进行分析发现,车体加速度范围在0.2g的范围内,车体横垂平稳性属于优水平,通过频谱分析发现,计算模态频率均出现在峰值位置或附近,进而再次验证了车体模型的可靠性;通过疲劳寿命仿真分析发现,损伤较大的位置出现在枕梁与边梁交接处、枕梁上方的门角处、靠近车门窗户的窗角处、枕梁上方的边梁与侧墙交接处以及底架横梁与边梁的交界处等;车体在综合载荷下造成的损伤最大,车体频率在8-9Hz、12-13Hz、15-16Hz、17-18Hz以及1-18Hz频段内造成的损伤进行了对比分析,发现8-9Hz频段(菱形模态频率附近)对车体造成的损伤最大,其次是一阶垂弯频率附近,然后是一阶横弯频率附近,最后是一阶扭转频率,说明频率越低对造成疲劳寿命的影响越大;最后利用扫频法模拟不同频段范围内的载荷谱,进行疲劳寿命仿真发现其结果与实际线路数据仿真的结果相差较大,说明模拟的仿真数据在进行疲劳仿真时存在较大的差异。通过本文研究分析说明车体振动模态对疲劳寿命的影响较大,并找到了影响车体疲劳寿命较大的模态及损伤部位,为车体结构及动态设计提供了参考。