列车运行速度提高导致车体承受载荷的频率范围不断扩大,载荷的能量也在增加。车体采用铝合金轻量化设计,其自身的模态特性发生了变化。在这种情况下,采用振动疲劳的设计方法有利于发现问题,进而对高速列车车体进行动态抗疲劳设计,提高其疲劳可靠性和耐久性。首先建立某型高速列车单节车垂向多体系统动力学模型,根据标准中的轨道不平顺谱计算各响应谱,并计算得到动力学模型各响应的频率响应函数,对二系悬挂力功率谱进行频域—时域转化得到车体垂向载荷谱。之后,基于高速列车牵引制动特性和高速列车单位运行阻力计算列车典型工况下的速度时间曲线,从而推导得到车体纵向载荷谱。车体载荷谱编制过程中发现分析频率上限及下限对时域信号模拟结果影响较大:有效频率下限选择较小值时,模拟结果具有明显的宽带信号的特征,有效频率下限选择较大值时,模拟结果具有明显的窄带信号的特征。不同线路等级也对车体垂向载荷有较大影响。然后,建立车体有限元模型,基于惯性释放法探讨适用于车体强度有限元计算的边界条件,分别采用两种边界条件计算车体强度,通过结果结果对比分析,验证了本文采用的车体强度计算边界条件的正确性。车体模态仿真结果与试验结果对比具有较好的一致性,验证了模态仿真结果及车体有限元模型的正确性。在此基础上,进一步对车体悬吊设备悬挂刚度进行计算,分别建立悬吊设备刚性连接及弹性连接的车体有限元模型并计算两种车体整备模态,对比验证了悬吊设备弹性连接的车体整备模态较合理,并以此作为模态叠加法中的模态计算车体响应。采用模态叠加法分析车体振动疲劳损伤,首先计算分析模态截断对车体疲劳损伤计算精度的影响:误差分析结果表明,选取车体前25阶模态作为截断模态导致的误差最大仅为2.5%,满足工程精度要求。该误差分析结果可为采用模态叠加法车体的模态响应提供参考依据。此外,分析纵向载荷对车体振动疲劳损伤的影响,结果表明:纵向载荷对车体底架承载部位损伤影响较大,在底架牵引梁附近,相对不考虑纵向载荷导致的疲劳损伤计算误差最大可达63%。采用模态分解方法分析各阶车体整备模态对振动疲劳损伤的影响,可以得出:车体第1、8、12、24阶整备模态振动对振动疲劳影响较大。进一步对比分析可以发现,模态频率、模态位移响应范围和模态应力为表征模态对结构振动影响的三个主要参数。通过结构的优化设计,消除或者降低有害模态对车体结构振动疲劳损伤的影响,从而提高车体的疲劳耐久性。最后,本文采用模态叠加法,分别基于名义应力法与结构应力法评估车体母材与焊缝的振动疲劳寿命。分析结果表明:疲劳焊缝危险区域与已有文献中的车体实际失效位置具有较好的一致性,验证了本文车体振动疲劳分析方法的有效性。另外,车体焊缝部位分别采用结构应力法与名义应力法进行了疲劳分析,结构应力结果相比名义应力结果偏于安全,这是由于结构应力法能够消除名义应力法存在的接头S-N曲线数据的分散性,并且具有网格不敏感的焊趾截面应力分布计算的准确性。采用模态叠加法计算的车体疲劳寿命整体符合车体的服役实际,为车体的疲劳寿命评价提供了可借鉴的参考方法。