基于S-N曲线的螺旋输送机主轴疲劳分析

针对后部驱动结构形式的盾构螺旋输送机,采用先进的有限元分析再基于S-N曲线的方法,对其主轴进行疲劳寿命分析,并将此分析结果作为对主轴进行优化设计的依据,确保螺旋输送机在整个施工过程中能够正常高效工作。     

新型机车联轴节疲劳寿命预测

为了准确模拟某新型机车转向架联轴节的疲劳寿命分布,结合其实际运营载荷,编制出联轴节疲劳寿命仿真计算的载荷谱.基于ANSYS有限元分析软件和n-Code疲劳分析软件,应用准静态叠加法和线性累积损伤理论埘该联轴节的疲劳寿命进行了仿真分析,并仿真了联轴节在承受瞬态冲击时的疲劳寿命.计算结果表明,联轴节的疲劳寿命满足设计要求.     

超声冲击和机械打磨提高SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能

为提高转向架焊接构架焊接接头的超高周疲劳性能,分别采用不同冲击参数和冲击方式下的超声冲击和机械打磨,处理动车组转向架用SMA490BW钢的焊接接头,并利用超声疲劳试验系统测试处理前后焊接接头的超高周疲劳性能。通过残余应力测试、金相组织和断口形貌观察,分析用超声冲击和机械打磨提高SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的机理。结果表明:在330 MPa应力条件下原始焊态接头的平均疲劳寿命约为0.252×107周次,经机械打磨后疲劳寿命可提高至1.232×107周次,提高约5倍;在2.0A冲击电流下对焊趾及焊根处进行20min的局部超声冲击后,其疲劳寿命可达4.978×107周次,提高约20倍;残余压应力的引入、表层晶粒的细化和焊趾外形的修整是焊接接头疲劳性能得到提高的主要原因;焊接接头经过超声冲击强化后,疲劳裂纹的萌生位置可能从焊趾或焊根处转移到材料表面其他缺陷处。     

跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命预测研究

为了验证采用计算机仿真分析跨坐式单轨车辆转向架构架疲劳寿命的可行性,建立了有限元分析模型,通过施加单位载荷,计算求得应力;分别将仿真分析得到的载荷时间历程和试验获取的载荷时间历程作为载荷激励,根据S-N曲线和Miner法则,结合疲劳分析软件Ncode对转向架构架进行疲劳寿命预测。基于仿真载荷时间历程的疲劳寿命为56.1年,基于试验载荷时间历程的疲劳寿命为62年,两种疲劳寿命分析结果相近,说明基于仿真进行疲劳寿命预测具有可行性。     

转向架用SMA490BW钢焊接接头超高周疲劳性能的影响因素

对转向架用SMA490BW钢焊接试样,采用冲击电流为1.5A、冲击时间分别为5,10,15或20min的超声冲击、低温热处理、机械打磨(磨平焊缝余高、打磨焊趾)的处理方法,通过残余应力测试和超声疲劳试验,对比分析应力集中、晶粒细化、残余应力等因素单独作用时对焊接接头超高周疲劳性能的影响程度,并借助扫描电镜观察疲劳断口,分析焊接接头超声冲击前后的裂纹萌生位置变化及失效模式。结果表明:经超声冲击或机械打磨后,焊接试样的疲劳寿命均得到不同程度的提高;磨平焊缝余高对提高焊接接头疲劳寿命最为显著,较原始焊接试样其疲劳寿命可提高约86.4倍;改善应力集中、细化表层晶粒、引入残余压应力对延长焊接接头寿命的贡献比分别约为59%,28%和13%;焊态及冲击态试样的疲劳裂纹大多萌生于焊趾表面,部分冲击态试样的裂纹转而从表面的机械加工的缺陷处萌生,少数从材料内部缺陷处萌生并扩展至断裂失效。     

机车一系弹簧动荷系数确定的探讨

对DJ1型机车一系弹簧断裂原因进行分析,认为机车一系弹簧直接承受轮对的冲击,工作条件较为恶劣,一系弹簧疲劳寿命除与弹簧本身质量有关外,还与弹簧的动荷系数取值密切相关,而动荷系数的取值与机车运用线路条件、机车的悬挂方式、机车运行速度及机车牵引负荷有关.不同线路条件应取不同的安全系数,以保证一系弹簧的工作寿命.     

某城轨车辆充电机疲劳耐久性及冲击强度分析

文章以某城轨车辆充电机为研究对象,介绍其内部的结构布局,并按照IEC 61373-1999标准规定的模拟长寿命试验和冲击试验载荷条件,对建立的充电机虚拟样机进行随机振动疲劳耐久性和动态冲击强度仿真分析,最后利用实物样机的模拟长寿命试验和冲击振动试验对仿真结果进行验证.研究结果表明,该充电机的结构满足强度设计要求.     

跨座式单轨车辆转向架构架结构疲劳寿命分析

以跨座式单轨车辆转向架构架为研究对象,利用有限元方法对其结构进行强度分析,以分析计算结果为基础,结合材料的S-N曲线和线性累积损伤理论,计算疲劳寿命.结果表明跨座式单轨车辆转向架构架满足强度和疲劳性能方面的要求.     

基于改进的Goodman曲线的车轮疲劳强度评估方法研究

传统的Haigh型式的Goodman曲线计算方法比较简单,疲劳评估结果往往不能完整反应车轮的疲劳状况。为了弥补Haigh型式的Goodman曲线法在计算车轮疲劳强度过程中的不足和提高车轮疲劳强度安全系数计算的准确性,在Haigh型式的Goodman曲线法的基础上进行改进,完善车轮疲劳的计算工况及计算方法,将安全系数作为疲劳评估的关键参数。以多个不同类型的车轮为对象,进行有限元仿真分析,并分别运用Haigh形式的Goodman曲线法、Crossland准则和改进的Goodman曲线法对车轮的幅板和辐板孔等关键位置进行疲劳强度计算与评估。对比计算结果表明:3种方法的计算结果趋势基本一致,在车轮的一些评估位置改进的Goodman曲线法计算的安全系数要小于Haigh型式的Goodman曲线方法的计算结果,说明改进的Goodman曲线计算方法更加安全有效。但是,对于非轴对称车轮的辐板孔等位置,仍必须使用Crossland准则评估疲劳强度,以保证车轮的运行安全。     

超声冲击对转向架用16MnR钢焊接接头疲劳性能的影响

采用HJ2-Ⅱ型超声冲击枪,对转向架用16MnR钢的焊接接头表面进行超声冲击处理.利用EHF-EM200K2-070-1A疲劳试验机,采用较低载荷频率(低于10 Hz)对16MnR钢焊接接头超声冲击前后的疲劳性能进行对比试验.试验结果表明:在疲劳寿命为2×106时,焊接接头试样在超声冲击处理前后的疲劳强度分别为265和325 MPa,提高了22.6％;超声冲击处理后焊接接头的疲劳寿命是处理前的51～59倍.经过超声冲击处理后,焊接接头焊趾处的应力集中程度和焊接残余应力降低,表明超声冲击处理对提高16MnR钢焊接接头疲劳性能具有显著的效果.     

预测碳纤维薄板增强RC梁抗弯疲劳寿命的AFN法

在碳纤维薄板(CFL)增强RC梁中,加固后构件的疲劳寿命受到被加固结构本身性能、加固材料性能以及荷载水平等因素的影响,加固效果具有明显的非线性,加固后疲劳寿命难以显式表达。本文采用AFN法预测加固梁的疲劳寿命:用层次分析法(Analytic hierarchy process)对影响疲劳寿命的主要因素进行分析;用模糊聚类法(Fuzzy clustering)确定训练样本;运用神经网络方法(Neural network),建立疲劳寿命隐函数关系式,从而预测CFL加固梁抗弯疲劳寿命。以疲劳试验数据为样本,用层次分析法选取最大荷载、CFL的应力水平、初始挠度、循环次数为200时跨中挠度的试验数据作为疲劳寿命隐函数的随机变量输入单元,以CFL加固梁的抗弯疲劳寿命作为输出单元。通过预测值与试验值的对比分析,验证了AFN法预测CFL增强RC梁抗弯疲劳寿命的合理性。     

考虑硫化冷却效应的橡胶元件疲劳寿命预测方法

以有效应变为疲劳损伤参量,利用哑铃状橡胶试样的疲劳测试数据,建立了橡胶材料的疲劳寿命预测模型。以某型拉杆球铰为疲劳寿命预测研究对象,分别对考虑和未考虑硫化冷却效应的疲劳工况进行了有限元分析,并计算出对应的有效应变幅值。利用所建立的疲劳寿命预测模型对拉杆球铰的疲劳寿命进行了分析预测,并与疲劳试验结果进行了对比验证。结果表明,在考虑硫化冷却效应的基础上,以有效应变为损伤参量的疲劳寿命预测模型能够有效预测出球铰类橡胶元件的疲劳寿命。     

表面处理对动车组用铝合金焊接接头超高周疲劳性能的影响

采用超声冲击和磨平焊缝余高2种表面处理方法对高速列车用A7N01P高强铝合金焊接接头焊趾及焊缝处进行处理,利用超声疲劳试验机,研究母材与未处理和处理后焊接接头的超高周疲劳性能;借助扫描电镜(SEM)观察疲劳断口形貌,并借助显微硬度计和透射电镜(TEM)研究冲击后铝合金焊接接头冲击层的显微硬度变化和晶粒细化现象;探讨超声冲击对高强度铝合金焊接接头疲劳寿命的影响机理。研究表明:超声冲击后焊趾表层组织发生严重的塑性变形,形成较为明显的塑变硬化层,当冲击电流为1.5 A,冲击时间为5 min时,冲击层最外层硬度可达到150.51 HV,相比较未冲击处理提高了27.6%;试样冲击后超高周疲劳寿命较处理前有显著提高,当循环次数为107和109时,超声冲击试样的疲劳强度比未进行表面处理试样分别提高了41.5%和48.6%,磨平焊缝试样的疲劳强度比未进行表面处理试样分别提高了52.5%和59.9%;2种焊缝处理方法对试样的疲劳性能改善效果相差不大,考虑到超声冲击处理在经济性和可加工性上更具优势,推荐工程上采用超声冲击方法来改善和提高焊接接头的疲劳性能。     

铁路客车真空集便系统污物箱仿真分析与试验验证

以铁路客车真空集便系统污物箱为研究对象,建立了污物箱的仿真模型,根据设计标准分别进行了静强度分析、疲劳分析以及模态分析。同时根据冲击和振动试验标准完成了共振搜索试验、模拟长寿命试验以及冲击试验。仿真分析结果与试验结果均满足要求。     

动车组天线梁随机振动疲劳寿命评估

为对动车组天线梁的随机振动疲劳寿命进行评估,首先,建立天线梁及构架结构有限元模型,并对其分析得到天线梁的固有频率;然后,利用软件编程得到德国低干扰轨道不平顺自功率谱,再根据自功率谱得到各轮对间互功率谱;最后,在有限元分析软件中对各轮对进行激励加载,采用模态叠加法对天线梁进行随机振动疲劳寿命分析,得到结构疲劳寿命薄弱位置。     

空气悬架铰接电动客车车身骨架可靠性评估

为对某款空气悬架铰接电动客车车身骨架进行可靠性评估,首先建立了整车骨架有限元分析模型,以满载弯曲工况为例,对其进行了静强度分析;其次选用Workbench集成的Fatigue Tool工具对整车车身骨架进行了疲劳寿命分析,依据得到的整车疲劳寿命云图和各节点的寿命,确定了整车车身容易发生疲劳破坏的位置,为空气悬架约束下的铰接电动客车改进设计提供了理论依据。     

重载铁路钢桁梁桥疲劳寿命预测方法及应用研究

对朔黄铁路一座64 m单线下承式钢桁梁桥的疲劳寿命进行评估。基于运营列车的编组和运量,采用有限元软件计算得到评估杆件的应力历程,利用雨流计数法统计得到不同杆件的应力频谱,并采用合理的系数对应力幅进行修正,结合Miner线性累积损伤原理对钢桁桥的疲劳寿命进行评估。结果表明:下弦杆、斜杆和次横梁的理论剩余疲劳寿命在50年以上;吊杆高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命为35年;纵梁跨中下翼缘高强度螺栓连接构造的理论剩余疲劳寿命已截止,其他构造理论剩余疲劳寿命均不足10年。对于开行重载运输的钢桁梁桥,纵梁及其连接部位是薄弱环节,应重点关注。     

高速列车转向架构架结构的疲劳可靠性模型

为了准确评估高速列车转向架构架的疲劳可靠性,通过转向架构架相同材料焊缝结构的多级小样本疲劳试验数据,得到指定寿命下疲劳强度分布的概率密度函数;采用双参数雨流计数法,根据实测构架结构的复杂随机应力—时间历程曲线编制构架的应力谱,再按照Miner准则和疲劳损伤等效原则计算对应的恒幅对称循环等效应力,并由此拟合得到高速列车服役寿命下等效应力分布的概率密度函数;根据得到的构架疲劳强度分布函数和等效应力分布函数,以等效应力小于疲劳强度为疲劳破坏判据,建立高速列车转向架构架的等效应力—疲劳强度可靠性模型。以某型高速列车转向架构架横侧梁连接处为对象,基于焊接结构疲劳试验和长期跟踪测试试验数据,对模型进行验证。结果表明:模型可用于评估构架的疲劳可靠性,可为焊接构架结构的进一步优化及全寿命周期管理提供依据;该型高速列车转向架的构架结构在1 200万km总运行里程的服役寿命下,其可靠度达99.36%,安全系数较高。     

用疲劳破坏相似理论计算内燃机车柴油机的曲轴

本文为内燃机车柴油机高强度铸铁曲轴得出了疲劳破坏相似方程的参数；为连杆颈直径为１６５￣２００ｍｍ的铸铁曲轴找出了疲劳曲线方程的参数；对１６ЧＨ２６／２６型柴油机曲轴进行了疲劳计算，建立了曲轴寿命分布函数，证明原始制件圆角部位安全系数是足够的；试验研究和１６ЧＨ２６／２６型柴油机在干线内燃机车上的长期使用经验证明所得计算数据是可靠的；本文介绍的曲轴寿命计算方法可推荐用来评定新结构曲轴的帮助。     

既有铁路混凝土桥运营重载列车后疲劳损伤分析及寿命评估

针对我国铁路对重载运输的需求,制定了重载疲劳列车的机车、车辆模式,采用有限元软件STAAD/PRO进行建模分析,得到重载疲劳列车经过桥梁时跨中的弯矩时程曲线;采用自编雨流程序,得到了弯矩谱。提出了基于荷载的简化疲劳损伤分析方法,对跨度为1~100 m的桥梁在26.5 t轴重重载列车作用下疲劳损伤度的增加及疲劳寿命的折减进行了计算。以4 m和8 m普通钢筋混凝土桥梁为例,对其疲劳寿命进行评估,根据Miner线性累积损伤法则,得到这2种跨度桥梁运营重载列车后的疲劳寿命。