高速列车关键部件频域疲劳可靠性理论研究

机械结构多在交变应力下工作，疲劳失效是其失效的主要形式。《中国机械工程手册》在第6章“结构疲劳强度设计”中指出：机械零构件80％以上为疲劳破坏。尤其对于铁道车辆等运动系统中的部件，在车辆运行时产生疲劳破坏将给旅客财产和生命带来重大损失。因此对机械结构进行疲劳可靠性研究显得尤为重要。     

基于可靠性技术的材料疲劳极限快速试验方法

利用疲劳破坏的基本特性而建立起来的疲劳强度频率分布与疲劳寿命频率分布之间的数学关系式，探讨一种快速确定机械工程材料疲劳强度极限分布的寿命试验方法。     

车辆振动系统结构疲劳寿命预测方法及应用

将机车车辆系统动力学理论与疲劳强度理论相结合，给出了机车车辆振动系统在线路随机激励下，进行结构可靠性疲劳寿命研究的一种通用方法，为新型车辆和高速列车结构疲劳寿命预测和可靠性疲劳设计提高了一种新的方法和途径，文中运用该方法对现有转８Ａ货车转向架摇枕进行了实际计算。     

汽车零件疲劳强度可靠性设计方法

分析了常规设计和疲劳试验的局限性，并以ＥＱ１４０汽车后桥壳为例，利用其基本数据，探讨汽车零件疲劳强度可靠性设计方法。     

横向振动对钢板梁桥联结杆件疲劳应力的影响

列车过桥引起上承式钢板梁桥的横向振动，使上平纵联出现疲劳断裂。分析了杆件疲劳裂纹的形成，应用钢桥疲劳设计理论对其疲劳强度进行检算，确定了疲劳断裂的根本原因。     

吊装设备振动冲击下的铝合金车体C型槽疲劳强度分析

针对吊装设备振动冲击下的车体承载结构疲劳损伤问题,采用有限元法对某型动车组车顶净水箱吊装设备振动冲击下的车体C型槽疲劳强度进行仿真分析.根据EN 12663标准确定净水箱的工作载荷工况,计算出吊装组件连接螺栓承载力,作为C型槽疲劳强度计算载荷.假定各载荷工况出现频率相同的情况下,构造了工作载荷历程.采用有限元法分析了C型槽在工作载荷下的静强度与疲劳强度.计算结果表明:振动冲击下,C型槽最大值应力值为13.8 MPa,远小于材料的屈服强度,表明在正常运行工况下C型槽不会出现塑性破坏;在1.0×107设计寿命下,结构最小安全系数为13.625,表明在指定的设计寿命内C型槽不会发生疲劳破坏.     

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．     

内燃机车柴油机下排气的判断,分析及解决

柴油机下排气即从呼吸口中喷出燃气，是柴油机的一种比较危险的故障，轻者造成柴油机烧机油、冒黑烟、功率不足，重者增大曲轴箱压力使机油从呼吸孔中喷出，使柴油机的润滑急剧恶化，极易造成曲轴研瓦，活塞抱缸等恶性事故．特别是１２Ｖ１８０ＺＬ型柴油机曾几次发生因活塞抱缸而拉断塞及连杆螺钉，使柴油机连杆飞出打破机体的重大事故．柴油机下排气一般是由于缸套拉伤、活塞环断、活塞（环岸）烧损所致．出现这些情况后，燃烧室密封性能下降，高温高压燃气通过活塞与缸套的间隙窜入曲轴箱．造成下排气的原因比较复杂，它涉及到缸套、活塞…     

船舶柴油机敲缸的原因分析及预防措施的探讨

敲缸是柴油机最常见的故障之一，会迅速磨损并导致柴油机运动部件的损坏，直接影响柴油机的可靠性和使用寿命。文章通过对敲缸的原因分析，提出了有效地防止柴油机敲缸的维护管理预防措施。     

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．     

高铁声屏障连接螺栓松弛对疲劳寿命的影响

螺栓的疲劳寿命和松弛寿命影响着螺栓的使用寿命，在疲劳和松弛的共同作用下，柱脚处连接不断退化，为探究高铁声屏障连接螺栓松弛对疲劳寿命的影响，以某速度为400 km/h高铁声屏障非对称排布和对称排布螺栓为研究对象，利用ANSYS建立柱脚螺栓有限元模型，通过降温法施加预紧力，并施加正负单位弯矩荷载，计算柱脚最不利螺栓在不同预紧力作用下的应力幅，提出了应力幅随预紧力变化的拟合关系式；利用Midas建立声屏障整体模型，分析列车在400 km/h行驶速度下结构动力响应特性，提取柱脚螺栓弯矩时程结果，对仅考虑疲劳失效的螺栓寿命和考虑松弛疲劳共同影响下的螺栓寿命进行比较.研究结果表明：螺栓松弛会使预紧力下降，导致两种柱脚模型的螺栓应力幅增大；在已有的柱脚螺栓时程计算中，考虑松弛疲劳共同影响下的疲劳寿命比仅考虑疲劳作用时大大降低，当松弛导致预紧力下降至55%以后，将会产生疲劳效应，该结果可为连接结构领域设计人员定量评估螺栓寿命以及对螺栓的维修养护方面提供参考依据.     

Effect of interference fits on the fatigue lives of bolted composite joints

The effect of interference fits on the fatigue lives of bolted composite joints is investigated by conducting mechanical tests. Static and fatigue tests are carried out on specimens made of carbon-bismaleimide composites joined together as double-lap single-bolt joints. The bolts having interference fits ranging of 0 (neat fit), 0.5%, 0.75% and 1% are performed. The results demonstrate the relationship between fatigue life and different values of interference fits. After the fatigue tests, non-destructive evaluation (NDE) and scanning electron microscope (SEM) are used to observe the damage of the surrender and surface of the hole. The test results show that the interference fitted specimens have improved fatigue life compared to the neat fitted specimen. The NDE and SEM results reveal that the damage degree of interference fitted specimen is weaker than that for the neat fitted one.     

船用柴油机安装工艺的优化

本文以瓦锡兰大型低速二冲程柴油机为例,对传统的安装工艺进行总结,综合论述了瓦锡兰新型安装工艺对柴油机各部件安装的优化。针对机座、机架、气缸体、曲轴及连杆和贯穿螺栓等重要部位的安装,以瓦锡兰RT-flex82C型机为实例进行了研究。     

轴瓦套张开位移的有限元计算

汽轮机在运行过程中,轴推压轴瓦套,使轴瓦套中产生应力和应变,在上下轴瓦套之间产生的一定的张开量.采用ABAQUS软件,建立有限元物理模型,对实际工况进行仿真,计算出上下轴瓦套之间的张开量,并进行应力分析,确定该工况下所产生的张开量是符合要求的.在建立有限元模型过程中,充分考虑轴瓦与轴、轴瓦与螺栓以及上下轴瓦套之间的接触效应,螺栓的联接和螺栓预紧力的作用.     

基于EXCITE-designer的车用柴油机轴系扭振与减振分析

介绍了AVL公司开发的发动机模拟软件EXCITE-designer的功能和特点,针对某车用柴油机飞轮螺栓断裂问题,基于该软件对轴系进行了扭振与减振分析,提出了改进措施。     

Computer modeling and validations of steel gear heat treatment processes using commercial software DANTE

The heat treatment process of a gear made of AISI 9310 carburized steel is modeled using the commercial heat treatment simulation software DANTE. Both carburization and quenching processes affect the residual stress distribution and distortion of heat-treated parts, which are important to service quality and fatigue life. DANTE/VCARB is used to design the boost/diffuse schedule of a vacuum carburization process. Oil quenching is modeled following the vacuum carburization process. Thermal gradient and phase transformation are two main sources of distortion and residual stresses in quenched parts. The relation of the carbon distribution, thermal gradient, and phase transformations during quenching is studied through the gear modeling example. Because of geometry, the residual stress distribution after quenching is non-uniform along the gear surface. In general, the root fillet has higher residual compression than either the root or tooth face locations after traditional oil quenching of carburized gears. The predicted residual stresses from the oil quenching model are imported into a single tooth fatigue bending model. The gear stresses under bending load indicate the possible cracking locations during the bending fatigue test. The importance of heat treatment residual stresses during gear design is pointed out, and it is commonly ignored in the gear design and manufacturing industry.     

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.     

柴油机气缸盖机械变形和应力的精确三维分析

本文在分析了国内外大量气缸盖结构分析算例特点的基础上,对16V240ZJ柴油机气缸盖的机械应力用三维有限元法在微机上进行了比较全面细致的计算,在计算模型中,对气缸盖各部分结构都不作替代简化;在边界条件的处理方面,计入了气缸套的弹性,并与刚性支承边界条件计算结果进行了比较,计算求得的位移和应力分布规律与实测完全一致,最大位移误差6.5％,最大压应力误差7.4％。     

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。