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.     

4D轴货车焊接构架的疲劳强度分析方法

以某货车厂研制的新型4D轴货车焊接整体构架为研究对象,在ANSYS9.0有限元软件中建立完整的构架三维模型,根据UIC510-3规程,分析计算构架的应力分布情况、评估其疲劳强度,得出疲劳薄弱区.采用子模型技术,对疲劳薄弱区的焊接细节结构进行热点应力分析,进一步评价构架的疲劳强度.通过动应力实测编制疲劳薄弱区的应力谱,由S-N曲线和Miner累积损伤法则,预测构架的疲劳寿命.     

基于BS方法的拖车转向架焊接构架的疲劳评估

为了保证设计的转向架焊接构架的安全可靠性,运用EN13749-1999标准对CRH3型拖车转向架焊接构架进行静强度评定和疲劳强度计算,采用BS方法对焊接构架进行有效的疲劳评估,分析计算结果表明CRH3型动车组拖车转向架焊接构架强度和疲劳寿命满足设计要求.     

铁道车辆转向架构架多轴疲劳强度有限元分析方法

铁道车辆转向架构架在服役过程中承受复杂的多轴疲劳载荷,为构架结构的设计和分析带来困难.本文以某车辆转向架构架为研究对象,为获得构架在复杂多轴载荷作用状态下的应力分布状态,分别建立构架板壳有限元模型和实体有限元模型,并参照UIC 615-4、TB/T 2368-2005和TB/T1335-1996标准,确定计算工况,对该转向架构架强度进行分析计算,并根据ORE B12/RP17提供的钢材Goodman疲劳曲线图,编写后处理程序对构架进行疲劳强度评估.结果表明：两种有限元模型计算分析结果趋于一致;构架结构的应力分布状态呈现面内应力分布占优的状态;采用最大主应力对其进行疲劳强度评估是合理的;两种建模方法获得的构架静强度、疲劳强度评估结果的一致性说明：采用板壳模型代替实体模型对构架进行有限元强度分析是可行合理的,可节省计算资源.     

S355J2W耐候钢焊接接头显微组织与力学性能

通过拉伸、疲劳和金相检验试验,对S355J2W耐候钢、空冷状态焊接接头和退火状态焊接接头进行了显微组织和力学性能的研究.结果表明：两种状态焊接接头的力学性能都达到了要求,S355J2W耐候钢退火状态焊接接头的强度低于空冷状态焊接接头的强度;退火状态焊接接头的塑性好于空冷状态焊接接头的塑性;退火状态焊接接头的疲劳寿命低于空冷状态焊接接头的疲劳寿命;退火状态焊接接头与空冷状态焊接接头相比,每个区域的晶粒都有明显的细化和均匀化,空冷状态的焊接接头显微组织的晶界比较清晰.     

焊接钢梁疲劳寿命及其参数研究

焊接钢构件的概率疲劳寿命曲线和概率裂纹扩展速率曲线是进行钢结构疲劳可靠性设计和服役期间剩余疲劳寿命可靠性评估所必须的。为了获得一些构件的概率曲线,对美国NCHRP研究机构所进行的大规模焊接钢梁疲劳试验结果进行再分析。通过原始数据的统计检验,得出了常见构件的全寿命概率分布。根据Paris公式及已有的结论,对原始数据进行推演再分析,获得了Paris公式中参数的概率分布。最后,给出了概率断裂力学方法预测焊接钢梁在给定可靠度下疲劳裂纹扩展寿命的算例。     

基于谱载荷的高速列车转向架构架的疲劳强度

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命，提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法．这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级，用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布，将多轴应力转化为单轴应力，根据palmgren-Miner线性累积损伤准则计算构架的等效应力，利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命．算例表明，采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致．     

基于谱载荷的高速列车转向架的疲劳强度

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命,提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法.这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级,用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布,将多轴应力转化为单轴应力,根据Palmgren-Miner线性累积损伤准则计算构架的等效应力,利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命.算例表明,采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致.     

气动载荷下高速列车车体焊接结构疲劳寿命预测

随着列车速度的不断提高,列车与空气的相互作用成为一个备受关注的问题.从可靠性的要求出发,将数值模拟计算结果与试验结果进行了对比,验证了模拟计算的可靠性.在此基础上采用流固耦合技术实现了实际计算载荷与有限元模型的耦合.并对耦合后的某车体焊接结构应用焊缝疲劳寿命预测的新方法——主S-N曲线法,对关键焊缝进行了焊缝疲劳寿命预测.为车体焊接结构的进一步设计提供参考.     

盾构隧道衬砌管片接头可靠性及其影响因素灵敏度分析

提出正常使用极限状态下装配式钢筋混凝土管片接头可靠性计算的功能函数.根据平面FEM接触力学模型.通过ANSYS运用蒙特卡罗法分析了盾构隧道管片接头的可靠性并对其影响因素的灵敏度进行了分析.     

钢构件对接焊焊缝横向残余应力分布研究

采用ANSYS通用有限元分析软件对钢板对接焊进行模拟分析,通过对不同厚度钢板的对接焊缝横向残余应力分布的研究,得出了横向焊接残余应力分布与板厚关系的一些简便的数学公式,以便设计人员在进行焊缝设计时进行残余应力的估算.     

基于遗传算法的列车端部桁架优化设计

为实现列车端部桁架优化设计,提出了一种将ANSYS和遗传算法有机结合的优化设计方法,该方法是将模型用批处理命令流（APDL）描述,在命令流文件中定义优化目标,设计变量及约束条件,然后遗传算法（GA）把ANSYS的前处理模块作为计算黑箱进行后台调用,从而对吸能结构进行优化设计．以桁架为应用对象,给出了该方法对桁架吸能结构优化设计的全过程,证实把遗传算法引入复杂结构的大规模优化计算是可行的．     

动车组车轮强度标准与分析方法

在分析了国内外车轮相关标准的基础上,提出了一套具有结构静强度计算、评定及疲劳强度分析的高速动车组车轮强度的分析方法,应用UIC510-5标准,对CRH5型动车组新车轮和磨耗车轮进行了全面的强度分析,并对计算结果进行了后处理及强度评价.     

13CrMo44钢及焊缝金属的疲劳裂纹扩展速率

本文根据美国ASTM F647-81标准,采用紧凑拉伸试样,对13CrMo44钢及用P5(E309Mo)焊条的手弧对接焊缝金属的疲劳裂纹扩展速率进行了测定.试验采用表面直读法测量裂纹长度、并采用抛物线回归法对大量试验数据进行微机处理.基于Paris公式,得到了13CrMo44钢和焊缝金属的裂纹扩展速率的表达式.     

流固耦合技术及在高速动车组结构设计中的应用

为实现流固耦合技术及验证瞬态压力对高速列车焊接结构造成的疲劳损伤,以某高速动车组设备舱为研究对象利用流体软件SC/Tetra的FLDutil模块与分析软件Ansys的输入端口进行载荷的流固耦合分析,最后采用最新的美国ASME(2007)标准中的结构应力法进行了疲劳寿命分析结果表明,通过流体软件SC/Tetra的FLDutil模块映射到Ansys中的气动载荷准确可用,为高速动车组结构在流场中的刚度强度、模态、疲劳等分析计算提供了更合理、更精确的载荷输入.     

基于有限元概率设计的结构敏感性分析研究

基于传统敏感性因子的定义及可靠性向量的概念,提出了两类敏感性概念,定义了因子敏感性矩阵;针对复杂大型结构计算的特点,给出了增量形式的因子敏感性矩阵,并进一步提出了敏感性曲面的概念。ANSYS PDS(ANSYS Probabilistic Design System)技术可以很方便地对上述两类敏感性进行定量分析。算例以一座运营了10年,主跨83.6 m的钢管混凝土拱桥为对象,用ANSYS PDS对其进行了敏感性分析。研究结果表明,文中提出的两类敏感性概念可直观全面的反映各因素对结构可靠性的影响,ANSYS PDS可有效分析结构的两类敏感性问题。     

初始损伤对焊接节点疲劳性能的影响

为研究焊接节点的初始损伤对疲劳寿命和损伤演化的影响规律,从损伤力学角度引入了基于裂纹尺寸的损伤变量,介绍了两种常用的疲劳损伤演化模型:Chaboche模型和Lemaitre模型,并分别基于两种演化方程探讨了初始损伤对疲劳寿命和损伤变量的影响,提出了基于初始损伤疲劳寿命折减系数的概念. 以非承载角焊缝焊接节点为例得到了焊接节点在不同初始损伤情况下的疲劳寿命折减系数和疲劳损伤曲线.结果表明:当初始损伤分别小于0.055和0.002时,在Chaboche模型和Lemaitre模型中可以忽略其对疲劳寿命的影响,Lemaitre模型比Chaboche模型对初始损伤的影响更为敏感,推荐采用Chaboche模型来描述焊接节点的疲劳损伤演化.      

Numerical study on die design parameters of self-pierce riveting process based on orthogonal test

The concave die design of self-pierce riveting （SPR） is of critical importance for product quality. The optimization of concave die parameters based on orthogonal test is proposed to explore the relationship between self-pierce riveted joint quality and die parameters. There are nine independent die parameter factors in orthogonal test and each factor has 4 levels. In order to evaluate the interlock and neck thickness, we carry out numerical simulations by the software DEFORM-2D. Then, the primary and secondary factors that affect the joint quality have been found out by means of range analysis. Finally, an optimization scheme is brought forward to design concave die in SPR process, which indicates that the joint has higher quality than that of former orthogonal tests. This work can be extended by a detailed mechanical and fatigue analysis for the joint quality of SPR process.     

基于模糊理论的车辆变刚度弹簧组可靠性优化设计

为提高变刚度弹簧组的设计质量,在传统优化设计方法的基础上,应用模糊设计理论和可靠性设计理论,建立了当弹簧应力和强度分别为随机变量和模糊变量时,综合考虑静强度、疲劳强度、稳定性、质量等因素的变刚度弹簧组的模糊可靠性优化设计模型.以货车某新型变刚度弹簧组为研究对象,利用建立的模型对其进行了优化设计分析,计算结果显示,空重车静挠度分别比原设计方案提高了5.4和3.2 mm,同时还使其总质量降低了约15.8%,表明所建立的模糊可靠性优化设计模型能满足设计要求.      

250km/h动车组头车司机室及客室内流场数值分析

以某250 km/h动车组头车为研究对象,建立了其司机室和客室内流场的计算模型,利用计算流体力学数值仿真方法,采用κ-ε标准湍流计算模型和SIMPLE算法,对头车司机室和客室的空调风道和内流场进行了数值计算,获得了流场内流动参数的详细信息,并结合国际铁路联盟规程UIC 553-01-2005（客车的通风、采暖和空调型式试验）对头车司机室和客室的温度场和速度场进行评估.研究结果表明该头车空调通风系统设计合理,满足人体舒适性要求.