CN110727989B - 结构疲劳强度分析方法、装置以及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种运算量小、运算结果准确的关于结构疲劳强度的的有限元分析方法、分析装置以及计算机可读存储介质。本发明用于分析多个工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度，生成所述分析对象的有限元模型；基于所述有限元模型的一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

Description

结构疲劳强度分析方法、装置以及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析技术领域，尤其涉及铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法、装置以及计算机可读存储介质。

背景技术

铁路机车车辆作为一种主要交通运输工具，其运量大、能耗低、运价低廉和安全便利的优点赢得社会广泛青睐。随着列车运行速度和载重的不断提高，为了改善机车性能，降低承载结构的工作载荷和振动冲击能量，机车承载结构相继采用轻量化技术设计。随着国内外重载和提速、准高速和高速列车承载结构疲劳破坏事件的屡屡发生，铁路机车车辆结构的疲劳可靠性问题变得越来越突出。世界各国在开展材料疲劳理论研究的基础上，广泛发展适合本国实际情况的结构疲劳强度的工程评定方法。因此，一种能够快速、有效分析机车部件结构疲劳强度的方法既可保证机车安全运行，又能大大提升企业新产品研发能力。

现有技术中，在针对机车部件结构疲劳强度进行分析的有限元方法中，通常将对应于多个工况中的每一工况的载荷和约束同时叠加并施加在分析对象上后，计算每个节点的应力分量，并根据得到的应力分量求出每个节点的最大主应力、最小主应力、平均应力和应力幅，然后利用古德曼曲线进行疲劳强度分析。在现有技术中，向每个节点施加相当于叠加了每一工况后的载荷和约束，由于载荷和约束为矢量，叠加后得到的载荷和约束的大小可能小于某个工况下的载荷和约束的大小，因此，现有技术中得到的最大主应力、最小主应力、平均应力和应力幅不能真实地反映部件结构的受力情况，例如存在叠加多个工况后得到的最大主应力小于某个工况下的第一主应力的情况，由此造成疲劳强度分析的不准确性。而且，在需要后续增加工况的情况下，很难通过现有技术中的方案来简单地叠加工况。

另外，目前在对机车部件结构进行疲劳强度分析时，存在如下情况，当分析对象存在多个构件时，分别建立分析对象的多个构件的几何模型，然后再将多个构件的几何模型组合起来，这样得到的组合后的分析对象的几何模型中存在重叠的几何边界，容易在后续的网格划分、施加载荷和约束、以及计算等处理中产生运算量大、运算出错、运算结果不准确等问题。

或者，目前在对机车部件结构进行疲劳强度分析时，也存在如下情况，分别对作为分析对象的多个构件划分网格，然后将多个被划分成网格的构件组合在一起，并创建焊缝节点，此时多个被划分成网格的构件在彼此接触的体或面之间存在网格节点接触对。如果对现有技术中这样的网格节点进行有限元分析的话，首先，存在对网格节点施加载荷和约束的过程变得复杂，且运算量增大，其次，计算后得到的接触对之间的应力变得不连贯，不能反映出分析对象的真实的受力情况。

另外，目前在对机车部件结构进行疲劳强度分析时，通常需要创建焊缝节点，因此存在建模复杂、运算量大、受网格单元类型限制等问题。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的。

本发明的一个目的在于提供一种铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法，能够克服现有技术中存在的叠加了每一工况的载荷和约束后求出的最大主应力、最小主应力、平均应力和应力幅不能真实地反映部件结构的受力情况、以及在需要后续增加工况时很难简单地叠加工况的问题。

本发明的另一个目的在于提供一种铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法，能够克服现有技术中存在的将多个构件的几何模型组合后的分析对象的几何模型容易产生运算量大、运算出错、运算结果不准确等问题。

本发明的另一个目的在于提供一种铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法，能够克服现有技术中存在的因需要创建焊缝节点而造成对网格节点施加载荷和约束的过程变得复杂且运算量增大、计算后得到的接触对之间的应力变得不连贯，不能反映出分析对象的真实的受力情况等问题。

本发明的第一方面为一种结构疲劳强度的有限元分析方法，用于分析多个指定工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度，其特征在于，包括以下步骤：生成所述分析对象的有限元模型；基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

根据本发明的第一方面的铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法，能够根据分析对象分别在指定工况的每一工况下的受力情况进行分析，而不是根据叠加了所有指定工况之后的受力情况进行分析，因此，能够真实反映分析对象的综合受力情况，而且，根据本发明，能够容易地进行多工况叠加而不会额外增加过多的运算量，具有方法简单、所需运算量小、分析效率高的优点。

优选地，所述指定工况为施加于所述分析对象的所有工况。

根据本发明，能够考虑分析对象在所有工况下的受力情况，更加真实反映分析对象的综合受力情况。

优选地，生成所述分析对象的有限元模型包括：以共享几何边界的方式建立所述分析对象的所述几何模型，对所述几何模型进行网格划分，生成所述分析对象的有限元模型。

优选地，生成所述分析对象的有限元模型或者包括：建立所述分析对象的所述几何模型，以共享网格节点的方式对所述几何模型进行网格划分，生成所述分析对象的有限元模型。

根据本发明，在创建几何模型或划分网格时进行优化，能够减少所需划分的网格节点的数量，具有能够进一步实现方法简单、所需运算量小、分析效率高的优点。而且，本发明中无需创建焊缝节点、不受网格单元类型限制。

优选地，基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力，将所有组主应力中的第一主应力中最大的第一主应力作为最大主应力，将所有组主应力中的第三主应力中最小的第三主应力作为最小主应力，其中，代表各主应力的拉压状态的正负号不变。

根据本发明，考虑了分析对象的有限元模型中的每个节点的最大的应力范围，即，在公知技术中已知一组主应力中，三个主应力的大小关系为第一主应力≥第二主应力≥第三主应力，因此，本发明选取所有组主应力中的最大的第一主应力作为最大主应力，选取所有组主应力中的最小的第三主应力作为最小主应力，从而可获得安全性最高的疲劳强度分析。

优选地，基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力；以每个所述节点的所有组主应力的第一主应力中最大的第一主应力的方向为第一基准方向，以每个所述节点的所有组主应力的第二主应力中最大的第二主应力的方向为第二基准方向，将每个工况下的一组主应力中的第一主应力、第二主应力、第三主应力分别投影到所述第一基准方向和所述第二基准方向并分别计算在所述第一基准方向和所述第二基准方向下的投影后的应力范围，投影过程中代表各主应力的拉压状态的正负号不变，确定所有应力范围中的最大的应力范围，将所述最大的应力范围中代数值最大的主应力作为所述最大主应力，将所述最大的应力范围中代数值最小的应力投影值作为最小主应力。

根据本发明，考虑了所有工况下的受力情况，能够真实反映出分析对象的综合受力情况，具有能够更加准确地对受力对象进行结构的疲劳强度分析。

优选地，通过二次开发插件自动提取每一节点的在所述指定工况中的每一工况下的应力分量以及一组主应力。

根据本发明，通过二次开发专用插件，可实现数据自动提取。

优选地，基于所述有限元模型的每个节点的应力幅和平均应力，通过二次开发插件显示分析对象应力云图来查看疲劳强度危险区域。

根据本发明，通过二次开发专用插件，可实现分析结果可视化显示。

本发明的第二方面为一种结构疲劳强度的有限元分析装置，用于分析多个工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度，其特征在于，包括：第一模块，生成所述分析对象的有限元模型；第二模块，基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；第三模块，基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

本发明的第三方面为一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在所述计算机的处理器的执行下分析多个工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：生成所述分析对象的有限元模型；基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

根据本发明的第二方面和第三方面的发明，在对铁路机车部件的结构的疲劳强度进行分析使，能够针对分析对象在每一工况下的受力情况进行分析，能够真实反映分析对象的综合受力情况，而且，能够容易地进行多工况叠加而不会额外增加过多的运算量，具有方法简单、所需运算量小、分析效率高的优点。

附图说明

图1是本发明的实施方式的流程示意图。

图2是本发明的实施方式的有限元模型共享网格节点的示意图。

图3是本发明的实施方式的二次开发后的应力幅云图的示意图。

图4A～图4C是本发明的另一实施方式中用于计算最大应力及最小应力的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1：安装板

2：板

3：弯板

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明进行进一步清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下，将以对机车排石撒砂装置的结构进行疲劳强度的有限元分析方法为例，来说明用于分析多个工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法。图1是本发明的上述实施方式的流程示意图，图2是本发明的上述实施方式的有限元模型共享网格节点的示意图。

如图2所示，本实施方式中的机车排石撒砂装置的结构为分析对象，该分析对象由安装板1、板2以及弯板3这三个构件构成。

参见图1，本实施方式包括如下步骤：

第一步骤，生成作为分析对象的机车排石撒砂装置的结构的有限元模型，该有限元模型包括多个节点。

在具体实施时，可以是预先分别建立安装板1、板2以及弯板3这三个构件的几何模型，然后以共享边界的方式将这三个构件的几何模型组合在一起，建立分析对象的几何模型，随后对该几何进行网格划分，生成分析对象的有限元模型。

关于共享边界的方式，例如可举出如下两种实施方式。

在一个实施方式中，以共享几何边界的方式建立分析对象的几何模型，然后对该几何模型进行网格划分，生成分析对象的有限元模型。具体地，在建立几何模型时，可把多个体当作一个整体来建立使每个体之间不存在接触对，例如，通常在连接板2以及弯板3这两个体时它们之间存在一对接触面，但在本实施方式中只保留其中一个接触面作为两个体共享的面边界，例如在连接两个面时存在一对接触线，只保留其中一个接触线作为两个面共享的线边界等。对于其他未具体举出的各个几何元素之间的共享边界的方式也是共通的，其中，几何元素包括体、面、线、点。然后，对不存在接触对的几何模型进行网格划分，由此，使得最终得到的有限元模型中不存在接触对，即不存在重复的网格节点，能够减小运算量、提高分析效率。

在另一个实施方式中，建立分析对象的几何模型，以共享网格节点的方式对几何模型进行网格划分，生成分析对象的有限元模型。具体地，预先分别建立安装板1、板2以及弯板3这三个构件的几何模型，以通常的方式将这三个构件的几何模型组合在一起，即此时的几何模型中仍存在接触对，然后以共享网格节点的方式划分网格，生成分析对象的有限元模型。作为共享网格节点的方式，例如如图2所示，板2和弯板3连接时存在一对接触面，使该一对接触面之间共享网格节点。对于其他未具体举出的各个几何元素之间的共享网格节点边界的方式也是共通的，其中，几何元素包括体、面、线、点。由此，使得最终得到的有限元模型中不存在接触对，即不存在重复的网格节点，能够减小运算量、提高分析效率。

第二步骤，基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力。

在具体实施时，作为分析对象的机车排石撒砂装置的结构作用有多个工况，在进行疲劳强度的有限元分析时，能够选取指定工况进行分析，例如，该指定工况可以是施加于分析对象的所有工况，也可以是排除了对分析对象不产生影响或微弱影响的工况后的其余工况，也可以是由分析人员指定的特定工况等。

不同的工况对应不同的载荷和/或约束，分别对该分析对象的有限元模型施加对应于每个工况的载荷和约束，并分别计算每个工况下的有限元模型的每个节点的应力分量，包括σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz、τ_zx，然后根据应力分量确定每个工况下的有限元模型的每个节点的一组主应力，一组主应力包括第一主应力σ₁、第二主应力σ₂以及第三主应力σ₃，其中，σ₁≥σ₂≥σ₃，且包括代表各主应力的拉压状态的正负号。

另外，在本实施方式中，可以通过二次开发插件自动提取每个节点的在所述指定工况中的每一工况下的应力分量σ_x、σ_y、σ_z、τ_xy、τ_yz、τ_zx以及一组主应力。

本发明在基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力时，举出如下两种实施方式，但不限于此。

在一个具体实施方式中，作为分析对象的机车排石撒砂装置的结构作用有多个工况，为了便于说明，以指定工况为工况1和工况2的情况进行说明，某个节点在工况1下得到的一组主应力包括第一主应力σ₁₁、第二主应力σ₁₂以及第三主应力σ₁₃，该节点在工况2下得到的一组主应力包括第一主应力σ₂₁、第二主应力σ₂₂以及第三主应力σ₂₃，其中，若σ₁₁＞σ₂₁、σ₁₃＞σ₂₃，则将σ₁₁作为该节点在所有工况下的最大主应力σ_max，将σ₂₃作为该节点在所有工况下的最小主应力σ_min。需要注意的是，代表各主应力的拉压状态的正负号始终不变。

在另一个具体实施方式中，作为分析对象的机车排石撒砂装置的结构作用有多个工况，为了便于说明，以指定工况为工况1和工况2的情况进行说明。某个节点在工况1下得到的一组主应力为σ₁₁、σ₁₂以及σ₁₃，该节点在工况2下得到的一组主应力为σ₂₁、σ₂₂以及σ₂₃。假设该节点的所有的指定(此处为两个)工况下的第一主应力中σ₁₁是最大的第一主应力σ_1max、且所有的指定(此处为两个)工况下的第二主应力中σ₁₂是最大的第二主应力σ_2max。此时，将最大的第一主应力σ_1max(即σ₁₁)的方向作为第一基准方向，将最大的第二主应力σ_2max(即σ₁₂)的方向作为第二基准方向。

然后，针对该节点，将工况1下的一组主应力σ₁₁、σ₁₂、σ₁₃以及工况2的一组主应力σ₂₁、σ₂₂、σ₂₃分别投影到上述第一基准方向和上述第二基准方向，并分别计算在上述第一基准方向和上述第二基准方向下的投影后的应力范围，投影过程中代表各主应力的拉压状态的正负号不变。

由于一组主应力内的主应力彼此垂直，因此，工况1下的一组主应力σ₁₁、σ₁₂、σ₁₃以及工况2下的一组主应力σ₂₁、σ₂₂、σ₂₃分别在最大的第一主应力σ_1max(即σ₁₁)的方向的投影为σ₁₁、0、0、σ’₂₁、σ’₂₂、σ’₂₃，显然，该组投影中的最大值为σ_1max(即σ₁₁)，另外比较0、σ’₂₁、σ’₂₂、σ’₂₃之后假设σ’₂₃的值最小，则各应力在第一基准方向上的投影范围为(σ’₂₃,σ₁₁)。同理，工况1下的一组主应力σ₁₁、σ₁₂、σ₁₃以及工况2下的一组主应力σ₂₁、σ₂₂、σ₂₃分别在最大的第二主应力σ_2max(即σ₁₂)的方向的投影为0、σ₁₂、0、σ”₂₁、σ”₂₂、σ”₂₃，显然，该组投影中的最大值为σ_2max(即σ₁₂)，另外比较0、σ”₂₁、σ”₂₂、σ”₂₃之后假设σ”₂₁的值最小，则各应力在第二基准方向上的投影范围为(σ”₂₁,σ₁₂)。

假设为(σ”₂₁,σ₁₂)的范围大于(σ”₂₁,σ₁₂)的范围，则将(σ”₂₁,σ₁₂)确定为在两个基准方向上的应力的投影范围中的最大的投影范围，此时，将σ₁₂确定为该节点在所有工况下的最大主应力σ_max，将σ”₂₁确定为该节点在所有工况下的最小主应力σ_min。

第三步骤，基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

在根据上述第二步骤的方法得到某个该节点在所有工况下的最大主应力σ_max以及该节点在所有工况下的最小主应力σ_min后，计算该节点的平均应力σ_m，其中，σ_m＝(σ_max+σ_min)/2；

并且，计算该节点的应力幅σ_a，其中，σ_a＝(σ_max-σ_min)/2。

对于每个网格节点都按照上述方法，求得每个节点的针对所有工况的最大主应力、最小主应力、平均应力和应力幅。

最终，基于得到的各节点的平均应力和应力幅，利用古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求。

在具体实施时，可以基于在第三步骤中得到的每个节点的平均应力σ_m、应力幅σ_a，通过二次开发插件显示分析对象应力云图来查看疲劳强度危险区域，例如得到如图3所示的应力云图，通过观察图3，能够容易地确定在本实施方式的机车排石撒砂装置中，应力最大的部位为板2上的一个通孔的端部。

此外，在本发明的另一实施方式中涉及一种铁路机车部件的结构的疲劳强度分析装置，在该装置中的各功能模块中所执行的处理与上述关于铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法中所记载的内容相对应，在此不再赘述。

此外，在本发明的另一实施方式中涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序在计算机的处理器的执行下，按照上述关于铁路机车部件的结构的疲劳强度的有限元分析方法中所记载的内容分析多个工况下的铁路机车部件的结构的疲劳强度，具体处理步骤在此不再赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

生成分析对象的有限元模型；

基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；以及

基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求，

基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：

针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力，

以每个所述节点的所有组主应力的第一主应力中最大的第一主应力的方向为第一基准方向，以每个所述节点的所有组主应力的第二主应力中最大的第二主应力的方向为第二基准方向，将每个工况下的一组主应力中的第一主应力、第二主应力、第三主应力分别投影到所述第一基准方向和所述第二基准方向并分别计算在所述第一基准方向和所述第二基准方向下的投影后的应力范围，投影过程中代表各主应力的拉压状态的正负号不变，确定所有应力范围中的最大的应力范围，将所述最大的应力范围中代数值最大的主应力作为所述最大主应力，将所述最大的应力范围中代数值最小的应力投影值作为最小主应力。

2.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，所述指定工况为施加于所述分析对象的所有工况。

3.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，生成所述分析对象的有限元模型包括：

以共享几何边界的方式建立所述分析对象的几何模型，对所述几何模型进行网格划分，生成所述分析对象的有限元模型。

4.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，生成所述分析对象的有限元模型包括：

建立所述分析对象的几何模型，以共享网格节点的方式对所述几何模型进行网格划分，生成所述分析对象的有限元模型。

5.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：

针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力，将所有组主应力中的第一主应力中最大的第一主应力作为最大主应力，将所有组主应力中的第三主应力中最小的第三主应力作为最小主应力，其中，代表各主应力的拉压状态的正负号不变。

6.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，通过二次开发插件自动提取每一节点的在所述指定工况中的每一工况下的应力分量以及一组主应力。

7.根据权利要求1所述的结构疲劳强度的有限元分析方法，其特征在于，基于所述有限元模型的每个节点的应力幅和平均应力，通过二次开发插件显示分析对象应力云图来查看疲劳强度危险区域。

8.一种结构疲劳强度的有限元分析装置，其特征在于，包括：

第一模块，生成分析对象的有限元模型；

第二模块，基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；以及

第三模块，基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求，

基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：

针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力，

以每个所述节点的所有组主应力的第一主应力中最大的第一主应力的方向为第一基准方向，以每个所述节点的所有组主应力的第二主应力中最大的第二主应力的方向为第二基准方向，将每个工况下的一组主应力中的第一主应力、第二主应力、第三主应力分别投影到所述第一基准方向和所述第二基准方向并分别计算在所述第一基准方向和所述第二基准方向下的投影后的应力范围，投影过程中代表各主应力的拉压状态的正负号不变，确定所有应力范围中的最大的应力范围，将所述最大的应力范围中代数值最大的主应力作为所述最大主应力，将所述最大的应力范围中代数值最小的应力投影值作为最小主应力。

9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序在所述计算机的处理器的执行下分析铁路机车部件的结构的疲劳强度，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如下步骤：

生成分析对象的有限元模型；

基于所述有限元模型的每一节点在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力；以及

基于所述最大主应力和所述最小主应力，求得平均应力和应力幅，通过古德曼疲劳极限图判断所述分析对象的疲劳强度是否满足安全要求，

基于所述有限元模型的每一节点分别在指定工况中的每个工况下的应力计算，求得所述有限元模型的每一节点在所有工况下的最大主应力和最小主应力包括：

针对所述指定工况中的每个工况，分别计算所述有限元模型的每个所述节点的一组主应力，所述一组主应力包括第一主应力、第二主应力以及第三主应力，

以每个所述节点的所有组主应力的第一主应力中最大的第一主应力的方向为第一基准方向，以每个所述节点的所有组主应力的第二主应力中最大的第二主应力的方向为第二基准方向，将每个工况下的一组主应力中的第一主应力、第二主应力、第三主应力分别投影到所述第一基准方向和所述第二基准方向并分别计算在所述第一基准方向和所述第二基准方向下的投影后的应力范围，投影过程中代表各主应力的拉压状态的正负号不变，确定所有应力范围中的最大的应力范围，将所述最大的应力范围中代数值最大的主应力作为所述最大主应力，将所述最大的应力范围中代数值最小的应力投影值作为最小主应力。