B 级车轮铸钢的疲劳可靠性设计 Goodman-Smith 图

为获得任意可靠性水平下铁道车辆B级车轮铸钢的疲劳设计依据，利用材料的概率机械性能、疲劳极限、中短与长寿命范围的疲劳S-N曲线参数，确定该铸钢的疲劳可靠性设计Goodman—Smith图．图中用车辆行驶里程度量车轮的疲劳寿命．采用Goodman修正考虑平均应力效应，疲劳强度由中短与长寿命范围的概率疲劳S-N曲线确定．图中八边形的顶点坐标由全概率模式求解．     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定．采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh—Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零．拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-Ⅳ曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命．由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用．     

CW-200K转向架构架疲劳强度及模态分析研究

根据CW-200K转向架构架的结构和承载特点,运用Solidworks建立构架的实体模型,并将模型导入AN-SYS中进行有限元分析,依据分析结果并参照标准JIS E4207—2004和焊接材料的Goodman疲劳极限图对构架进行疲劳强度评估.此外,还对构架进行模态分析,分析构架在某一频域内的振动模态,从而评价构架的动态性能是否满足设计要求.分析结果表明:各关键点的等效应力均小于许用值,构架满足疲劳强度的要求;构架的最低自振频率为33.944 Hz,能够有效地避开激振频率.这为优化构架结构提供相关的参数依据.     

铁路车辆部件抗疲劳评估的进展与挑战

从铁路车辆的安全运用及服役评估出发，论述了转向架部件(如构架、车轴等)的抗疲劳评估及应用进展，重点分析了合金钢EA4T车轴和碳素钢S38C车轴的设计理念差别，阐明了车轴运用评估中存在的难定量和过保守的理论局限性; 首创了“名义应力”+“损伤容限”有机融合的阶梯疲劳评估方法，给出了样本信息聚集改进原理、基于单轴拉伸的裂纹扩展模型、应力-缺陷-寿命的三参数评估图和表面残余应力重建等四大关键技术。分析结果表明:基于传统名义应力法的抗疲劳设计给出的寿命预测偏于保守，导致车辆部件维修不足或者过度维修; 基于单轴拉伸性能的新型裂纹扩展模型的精度优于NASGRO方程; Kitagawa-Takahashi图把基于名义应力的疲劳极限和基于断裂力学的缺陷特征有机关联起来，比Goodman图更直观、定量和全面; 基于表面单位压力法，获得了与实测结果一致的S38C车轴的压缩残余应力分布，表明压缩残余应力的引入提高了新干线车轴的抗微动磨损能力和抗疲劳裂纹扩展能力; 广域环境服役、超高周疲劳、增材修复再制造、断裂求解技术及动力学和强度学结合等问题成为未来研究的重要课题。      

缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响

为了研究和准确评估不同尺寸的缺陷对EA4T车轴钢疲劳性能的影响，采用钻孔法在光滑试样表面人为引入缺陷，使用旋转弯曲疲劳试验机对光滑试样和不同尺寸缺陷的试样进行疲劳试验，以获得不同试样的疲劳极限；使用扫描电镜（SEM）观察断口形貌，使用Neuber公式（基于缺口敏感性）和修正的El-Haddad模型（基于断裂力学方法）评估带缺陷试样的疲劳极限. 研究结果表明:当试样等效缺陷尺寸小于59.64 μm时，其疲劳极限与光滑试样相同，都为360 MPa；当等效缺陷尺寸大于59.64 μm时，缺陷会降低光滑试样的疲劳极限，并且引入缺陷尺寸越大，疲劳极限越低；基于Neuber公式预测的疲劳强度能得到较为保守的疲劳强度估算值，而修正的El-Haddad模型可以更好地预测和评估不同尺寸的圆孔型三维缺陷对EA4T车轴钢疲劳强度的影响.      

西坡刚架拱桥设计

介绍了刚架拱桥的特点并通过上、下部结构计算，提出了对拱腿水平力影响线图和斜撑水平力影响线图进行合成简化计算。     

B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线重构方法

为实现任意可靠性水平疲劳强度设计、寿命预测和可靠性评定,提出了B级车轮铸钢疲劳可靠性S-N曲线的重构方法,应用Monte-Carlo模拟技术在可接受误差范围内重构了B级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,依照常规法测定了B级铸钢中、短寿命范围的可靠性S-N曲线,应用概率疲劳极限外推法获得了包含中、短和长寿命范围的可靠性曲线。在此基础上,考虑工程应用实际情况,推导出了任意概率水平下的里程可靠性曲线。重构获得的疲劳极限及S-N数据最大模拟误差分别只有0.15%和0.07%,较好再现了原始数据,对曲线的外推使其合理性达到生产需要的104km以上,说明曲线重构方法可获得所需疲劳可靠性S-N曲线。     

基于PDS模块的抗侧滚扭杆可靠性分析

考虑扭杆半径、弹性模量、载荷和疲劳极限等变量的随机性,运用APDL语言建立抗侧滚扭杆的参数化模型.通过抗侧滚扭杆的疲劳极限和其最大节点等效应力建立极限状态函数,利用ANSYS的PDS模块选用蒙特卡洛法进行抗侧滚扭杆的可靠性分析,获得了该有限元分析模型的应力概率分布特征,得到了扭杆半径、弹性模量、载荷等设计参数对应力分布的灵敏度.研究结果对于改进抗侧滚扭杆结构设计具有指导作用.     

层间结合状态对搭板法处治旧水泥路面的影响

采用Goodman接触单元模拟层间结合状态，运用线弹性有限元方法分析了从完全光滑到完全连续等各种层间结合状态对搭板法处治旧水泥混凝土路面效果的影响。     

沥青碎石混合料疲劳性能研究

采用四点疲劳梁弯曲试验,选择了4种应变控制水平,进行了沥青碎石混合料疲劳极限验证试验,并采用AASHTOT321方法对试验数据进行分析,试验结果表明,沥青碎石混合料在低应变水平下,存在"疲劳极限"现象。     

钢筋疲劳极限的简测法

本文提出一种利用循环应力应变曲线迅速测定钢筋疲劳极限的新方法。列出了三种钢筋循环应力应变曲线的实测结果和疲劳极限的估值区间。用常规法直接测得的极限值在此区间内。新法的测定速度较常规法的快几十倍,而且一般不需用特制的夹具。     

水泥混凝土路面结构设计理论与方法

路面结构设计的目标是要求混凝土路面结构在设计基准期内满足预测交通量也累计标准轴载通行时,具有快速、安全、稳定的服务功能,路面结构具有相应的承载能力,路面板的弯拉应力满足疲劳极限应力的容许标准。     

美国焊接桥梁的疲劳设计准则

50年前,疲劳设计在美国人看来并非是一个很严重的桥梁性能问题.疲劳设计运用了限制最大应力的概念,即假定疲劳极限发生在2×106次循环荷载时,利用最小应力与最大应力的比R,限制各点的最大应力.根据道路类型与每日平均车流量,采用型号为HS-20的设计车来测定特定周期.在20世纪60年代末至70年代初,发现钢结构桥梁中存在疲...     

轴箱内置型铁路车轴疲劳性能与寿命评估

开展了EA4T合金钢材料的低周疲劳试验、旋转弯曲高周疲劳试验与裂纹扩展速率试验, 考虑载荷类型、表面质量与尺寸系数等因素, 修正了标准小试样疲劳极限以预测全尺寸车轴的疲劳性能; 建立了轴箱内置铁路车轴(内箱车轴) 的有限元模型, 分析了内箱车轴与传统轴箱外置铁路车轴(外箱车轴) 临界安全部位的差异; 基于安全寿命设计理论, 结合修正的线性Miner疲劳累积损伤准则和载荷谱, 研究了内箱车轴的疲劳强度与服役性能; 分别采用Paris公式、NASGRO方程和LAPS模型拟合了裂纹扩展速率曲线, 基于损伤容限设计方法估算了内箱车轴和外箱车轴的裂纹扩展寿命。研究结果表明: 标准小试样的疲劳极限明显高于全尺寸车轴, 其疲劳极限均值分别为369、286 MPa; 与传统外箱车轴相比, 由于加载位置的改变, 内箱车轴的临界安全部位从卸荷槽处转移至轴身中部; 内箱车轴疲劳总寿命为2.5×1012 km, 满足30年服役寿命的设计要求; 但是在运输或服役过程中车轴表面不可避免会存在缺陷, 缺陷处存在严重的应力集中, 为裂纹的萌生和扩展提供了便利条件, 使车轴疲劳寿命大幅降低; 当车轴临界安全部位的裂纹深度扩展到5 mm时, 内箱车轴和外箱车轴的剩余寿命分别仅为3.2×105、2.0×105 km, 应根据无损探伤精度合理制定无损检测周期, 确保车轴安全服役。      

心墙堆石坝应力变形有限元分析

采用平面应变有限元方法,对该坝在施工、蓄水过程中的应力变形进行了模拟分析.模拟计算中,砼材料用线弹性模型模拟,坝体土石料用邓肯-张E-v非线性弹性模型模拟,砼与黏土间的不协调位移用Goodman接触面单元模拟.坝体的施工过程和蓄水过程均用分级加荷的方法模拟.计算结果表明,坝体应力变形无异常分布,目前的设计是合理可行的.     

高陡边坡水平排水孔渗流有限元分析

水平排水孔作为边坡处治的一种排水设施,对边坡的渗流场分布有着很大的影响。利用有限元的方法来分析含排水孔的高陡边坡渗流场,实现了二维渗透流动任意渗出面的迭代求解,得到了计算截面的浸润线图,为高陡边坡安全设计、工程处理提供依据。     

计算机图解法应用于空间RSSR连杆机构

本文提出了一个用于分析空间四连杆机构(RSSR)运动的程序。程序的设计是基于计算机图解法。利用本程序可求得机构从动件的各个位置、速度和加速度;判断主、从动件的回转范围和确定机构的死点位置;同时,还可在联机绘图机上输出机构之运动线图。     

疲劳短裂纹形成和扩展物理模型

基于材料自由表面特性并考虑微观结构非均匀性，建立了短裂纹形成和扩展的物理模型。从新的角度解释了短裂纹形成和扩展的异常特性。说明了疲劳极限载荷下非扩展裂纹的形成和短裂纹扩展门槛值随裂纹长度的变化趋势。该模型为进一步理解和处理短裂纹问题建立了物理框架。     

高速转向架构架强度及模态分析研究

根据某型高速转向架构架的结构特点,利用Ansys软件建立构架的有限元模型,依据TB/T 2368-2005标准和焊接材料的Goodman-smith疲劳极限图对构架进行疲劳强度评估.结果表明:各关键点的等效应力均小于相应的许用应力,构架满足疲劳强度的要求.此外,还对构架的模态进行了分析,分析构架在某一频域内的振动模态,从而评价构架的动态性能是否满足设计要求.     

接触线的疲劳可靠性

根据接触悬挂系统中的接触线振动方程，推导了接触线应力的均值和方差的计算公式．综合考虑了接触线应力集中系数、尺寸系数、表面质量系数和材料疲劳强度的影响，得到了接触线疲劳极限的统计特征．应用数理统计原理建立了接触线疲劳可靠性分析的数学模型．分析结果表明，接触导线线质、张力和刚度以及列车运行速度、波动传播速度和抬升力是影响导线疲劳可靠性的主要因素．