微动对车轴钢疲劳性能的影响

针对铁道轮轴间微动损伤的特点,设计了能够模拟过盈连接在旋转弯曲载荷下微动损伤问题的试样轴和试样套管．在实物车轴的特定位置切割试样,加工制作了常规疲劳试样和微动疲劳试样,并采用温差法组装微动疲劳试样的轴和套管,然后借助四点旋转弯曲疲劳试验机,通过单点法试验得出了该车轴钢的常规疲劳寿命（S—N）曲线和微动疲劳寿命曲线．结果表明,微动显著降低了车轴钢的疲劳极限,并且微动疲劳试样均在轴套配合的边缘断裂．     

缺口应力集中对5083-H111铝合金超高周疲劳性能的影响

为正确评价超高周范围内带缺口的5083-H111铝合金疲劳强度的降低程度和疲劳强度对缺口的敏感程度,用20kHz的超声疲劳实验技术分别对漏斗形光滑试件、缺口（2种）试件进行了105~1010周次的对称拉压超声疲劳实验,并用扫描电镜分析了疲劳断口形貌。结果表明:在1010周次内,光滑和缺口试件疲劳曲线分别表现出极限平台型和连续下降型特征,缺口显著降低了5083-H111铝合金的疲劳性能;绝大部分试件疲劳裂纹萌生于表面,断口上没有观察到鱼眼形貌特征。理论应力集中系数为1.94的试件疲劳弧线成凹形,理论应力集中系数为2.90的试件裂纹源分布在断口四周;不同的疲劳裂纹萌生机制使得缺口应力集中对疲劳性能的影响规律不同,对于只有一种表面裂纹萌生机制的5083-H111铝合金,超高周范围内疲劳缺口系数和疲劳缺口敏感系数均随着疲劳寿命的增加而增加。      

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...     

海洋平台KK型管节点的疲劳性能试验研究

以某自升式海洋平台为研究对象,进行了空间KK型管节点在轴力作用下的疲劳性能的试验研究.通过对管节点模型的试验测试,得到了KK节点在轴力作用下沿着焊缝周围的热应力区内的热点应力分布及节点的应力集中系数,并采用S-N曲线法对KK型管节点的疲劳寿命进行估算.通过对比分析,指出了试验方法与规范计算方法在管节点疲劳性能分析上的差异性.     

横隔板弧形缺口疲劳性能试验研究

为研究正交异性钢桥面板横隔板弧形缺口易损细节的受力特性和疲劳性能,根据某钢箱梁尺寸制作了单U肋足尺模型,进行了120 kN荷载幅的疲劳试验,并分别采用热点应力法和名义应力法评估了弧形缺口焊接细节及非焊接细节的疲劳寿命.试验结果表明,足尺模型两个弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上的焊趾处分别在经历31.7万次和58.3万次的加载后出现裂纹,焊接质量是两处细节疲劳性能差异显著的原因;100万次加载后未见其他新裂纹出现.基于IIW推荐的FAT90级和F100级两条热点应力S-N曲线对焊缝端部细节进行寿命评估时,位于U肋腹板上细节的疲劳寿命分别是35.2万次和48.8万次,位于横隔板母材上细节的疲劳寿命分别是161.9万次和224.0万次;基于Eurocode 3中的71级名义应力S-N曲线评估的弧形缺口自由边细节的疲劳寿命是302.2万次.研究结果表明,弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上细节最易出现疲劳裂纹,实际工程中应重点关注;推荐采用IIW中的FAT90级热点应力S-N曲线对该细节疲劳寿命进行评估.     

铝合金缺口试样疲劳寿命预测新方法研究

借鉴基于断裂力学的Walker裂纹扩展公式的形式,对主ΔSs-N方法中的裂纹扩展公式进行修正,得到一种新的考虑了平均应力影响的等效结构应力ΔSg.由于焊接结构中存在着高值残余应力,平均应力对于焊接接头的疲劳寿命影响并不显著,但对于非焊接缺口件,平均应力的影响是显著的.对11种铝合金缺口试样进行有限元分析,建立以ΔSg为参数的ΔSg-N曲线族,并对得到的数据进行二元线性回归分析,得到不同置信度下的主ΔSg-N曲线.将其与试验得到的以名义应力S和等效结构应力ΔSs为参数的ΔSs-N曲线族进行对比,发现ΔSg-N曲线存在着良好的归一性.     

Ca含量对AMCa镁合金超高周疲劳断裂行为的影响

为了阐明Ca含量对镁合金疲劳性能的影响,采用旋转弯曲疲劳试验机对两种AMCa镁合金进行超高周疲劳实验,并利用扫描电子显微镜SEM （scanning electron microscope）和X射线能谱仪EDS （X-ray energy dispersive spectroscopy）观察疲劳试样的断口形貌,分析了两种镁合金疲劳S-N（疲劳应力-疲劳寿命）曲线特性和疲劳断裂行为,讨论了Ca元素含量增加对镁合金疲劳寿命和疲劳裂纹萌生机制的影响. 结果表明,AM1.77 Ca镁合金S-N曲线没有传统的疲劳极限,呈现曲线连续下降趋势;AM1.85 Ca镁合金具有双S-N曲线特性,在130 MPa左右出现转折点;Ca元素含量增加导致镁合金产生微观结构缺陷,使材料的疲劳裂纹萌生模式从AM1.77 Ca镁合金的表面萌生模式转变为AM1.85 Ca镁合金的两种疲劳裂纹萌生模式,即表面萌生和次表面萌生模式,这种转变对材料抗疲劳性能的提升不利.      

疲劳损伤场统计处理和疲劳缺口效应分析

基于对金属材料表面微单元休疲劳损伤随机演化的分析,联系疲劳细观机理,建立了 疲劳损伤场的概率失效统计处理模型。利用此模型,提出疲劳缺口效应的估算方法。      

外物损伤对25CrMo4合金车轴钢疲劳性能的影响

为研究外物损伤（FOD）与25CrMo4钢疲劳性能的关联,采用空气炮装置开展高铁车轴钢试样的FOD模拟试验. 首先于试样表面预制FOD缺陷;其次,通过旋转弯曲疲劳试验获得光滑试样和含FOD试样的应力-疲劳寿命（S-N）曲线;同时,基于有限元方法估算不同缺陷试样的应力集中系数,结合Peterson公式预测疲劳缺口系数（FNC）和疲劳极限. 研究结果表明:FOD车轴钢试样的疲劳性能明显低于光滑试样,冲击速度越高,疲劳性能越低;其中边缺陷的疲劳缺口系数最大为1.52,面缺陷最小,约为1.14,但疲劳寿命分散性较大;与试验结果相比,仿真模拟和理论计算可获得更低（偏于保守）的疲劳强度估算值.      

焊接结构抗疲劳设计若干问题的思考

针对当前轨道交通装备中焊接结构抗疲劳设计中的误区,基于多年的科研体验提出了两个见解:①内因与外因的对立统一,是抗疲劳设计的一个重要出发点;②在比较中追求相对最优,是抗疲劳设计的一个重要落脚点.基于对主S-N曲线法内涵的深刻理解,给出了降低应力集中的三个策略:①传力路径与焊缝之间的以“疏”治“堵”;②降低应力集中的以“柔...     

预应力CFRP板加固钢板受拉疲劳性能试验研究

为较好地预测预应力碳纤维材料(CFRP)板加固钢结构的疲劳性能,采用考虑有效应力强度因子幅的Pairs公式,分析了粘贴预应力CFRP板加固钢板的疲劳裂纹扩展行为.通过粘贴CFRP板的含中心孔的预制裂纹钢板的疲劳试验,分析了应力比、CFRP板刚度、预应力及粘结胶性能等因素对疲劳裂纹扩展的影响.试验结果表明:加固后结构的疲劳寿命提高16倍以上,疲劳寿命的理论分析结果偏于保守;预应力是疲劳寿命的主要影响因素,而CFRP板和粘结胶性能的影响有限;应力比埘疲劳寿命的影响很大,因此,对交通荷载的正确预估是加固能否取得成功的基础.     

基于基层疲劳等效的轴数系数与轮组系数研究

为了提高路面结构设计的合理性,利用BISAR程序,以基层疲劳破坏作为等效准则,计算并分析我国轴载换算公式中的轴数系数与轮组系数在不同基层（柔性基层、半刚性基层、刚性基层）的沥青路面中的取值状况,并与我国及美国AASHTO设计指南中的相关系数进行分析比较,提出不同基层沥青路面在轴载换算中的轴数系数和轮组系数的建议值。     

EA4T车轴钢的超声冲击表面强化

利用超声冲击设备对EA4T车轴钢进行了表面强化处理.采利用金相显微镜和透射电镜表征了车轴钢表面结构的变化,并对超声冲击处理前后试样表面粗糙度和显微硬度进行了分析.结果表明:经超声冲击处理后,试样表面发生了剧烈的塑性变形,晶粒明显细化,显微硬度呈梯度化.随着超声冲击功率的增加,变形层厚度增加,粗糙度减小,表面硬度增大;与未经超声冲击处理的试样相比,在超声冲击功率180瓦作用下,表面粗糙度降低了6.5倍,试样的表面硬度提高了25%,变形层厚度大约为80μm.     

地铁车辆运行工况对轴箱轴承寿命的影响

根据地铁车辆运行工况的复杂性,首先对地铁车辆线路工况进行划分,并基于此提出了能够计及线路超高、钢轨波磨和车轮不圆度的轴箱轴承寿命计算方法,然后利用所提出的计算方法对某地铁车辆轴箱轴承寿命进行了计算,并根据计算结果选择合理的钢轨打磨和车辆镟修时机,从而以最低的线路及车辆维护费用延长轴箱轴承的使用寿命.算例中,车辆的车轮不圆度对轴承寿命影响最为显著,由车轮不圆度导致轴承寿命最大下降34.1%,而钢轨波磨引起的轴承寿命下降最大为5.6%,曲线超高引起轴箱轴承寿命的下降为2.8%;根据计算结果,提出将轴箱垂向振动加速度30g和3g分别作为线路维护车轮镟修的临界点.     

卸货状态下漏斗车车体疲劳强度分析

通过漏斗车车体结构自由模态分析,确定卸货时振车器激振力的工作频率,确保冻结和板结的货物快速与完整地倾卸出;在激振力静态载荷作用下,对漏斗车车体进行静强度分析,并筛选出车体待评估焊缝;依据主S-N曲线法,对漏斗车车体关切焊缝进行结构应力分析和疲劳寿命预测,结果表明:在振车器激振力疲劳载荷作用下,车体焊缝疲劳损伤最大值为0.16,因此,建议漏斗车车体设计时,疲劳载荷工况不仅要包括ARR标准中的心盘、车钩等工况,还应考虑运用中的卸货工况.     

残余应力对09CuPCrNi钢焊接接头近门槛值域内疲劳裂纹扩展行为的影响

本文采用应力松驰法测定了紧凑拉伸试样中,垂直于裂纹扩展方向的横向焊接残余应力的分布,并导出了计算公式。同时,根据国标GB6398—86,采用逐级降载法测定了09CuPCrNi钢焊缝金属及经过消除应力处理的焊缝金属的门槛值,并发现裂纹在较大的残余压应力的作用下闭合严重,当应力比只≤0.8时,残余压应力使门槛值增大,且R值越小,影响越显著;当R>0.8时,残余压应力对门槛值无影响。     

基于有限元法的电机车驱动轴疲劳寿命预测

以某电机车驱动轴为研究对象,通过Ansys软件建立其有限元模型,基于TB/T 2705-1996标准,对其进行静强度分析,获得轴的应力分布情况及结构薄弱区.在此基础上,利用Ansys通用后处理的疲劳分析模块,结合材料疲劳S-N曲线和Miner累积损伤法则,预测其疲劳寿命,从而为驱动轴的结构改进及优化设计提供有价值的参考依据.     

2205双相不锈钢焊接结构疲劳裂纹扩展速率研究

在不同应力比R下,采用标准SE(B)试样,在PLG -200高频试验机上对2205双相不锈钢的焊缝(WM)、热影响区(HAZ)和母材(BM)进行疲劳裂纹扩展速率试验,获得了2205双相不锈钢在各种应力比下的回归方程和扩展速率da/ dN与应力强度因子△K的关系曲线.结果表明:2205双相不锈钢焊接结构中焊缝裂纹扩展速率...     

基于ASME标准的机车制动闸瓦托焊接疲劳分析

以ASME标准中的基于等效结构应力的主S-N曲线法对闸瓦托结构中的14条焊缝疲劳寿命进行分析.建立闸瓦托有限元模型,根据实际制动工况分析其承载载荷,计算制动过程中焊缝区域的应力分布,基于等效结构应力算法将应力进行转换,进而求解各条焊缝在实际工况载荷的疲劳寿命,并对疲劳寿命较低的危险焊缝进行预测及分析,结果表明该闸瓦托分别存在两条对称的主要危险焊缝和两条对称的次级危险焊缝.