机车抱轴箱随机应力谱下的疲劳寿命预估研究

针对机车铸钢抱轴箱在运行中产生疲劳裂纹的现象，笔者对机务段检修和返厂检修的抱轴箱进行了调研，认为裂纹长度服从正态分布。对抱轴箱及其改进结构进行了有限元分析，其应力最大部位与发生裂纹部位一致。通过动应力实测获取抱轴箱危险部位的应力谱，用局部应力一应变法结合断裂力学方法估算了抱轴箱的疲劳总寿命，并与名义应力法计算结果进行了比较。结果表明，2种方法所得的疲劳总寿命基本是一致的，用局部应力-应变法计算机车抱轴箱裂纹萌生寿命是一种合理的方法，而大的铸造缺陷是抱轴箱产生裂纹的最主要原因。最后采用统计方法得到了裂纹扩展破坏的累积失效概率函数。     

高速铁路车辆车轴的疲劳设计方法

从19世纪早期铁路运营开始,车轴的疲劳设计就是工程设计人员在材料的疲劳研究方面的一个难点。为了保证高速铁路系统的安全,一些杰出的研究人员进行了大量的投资和试验,并且在材料、制造、热处理和设计方法等方面取得了很大进步。比较欧洲和日本在高速铁路车辆车轴疲劳设计上的原理,认为在新干线车辆和TGV,ICE之间存在一些区别。疲劳强度的危险部位主要是容易受到磨损和疲劳损伤的压装配合部位,如轮座、齿轮座和制动盘座等部位。在欧洲,车轴压装部位采用大直径使危险部位平滑;在日本采用高频硬化的方法提高压装部位的疲劳强度,同时在车轴的压装部位附近设置了应力释放槽。多年来,新干线的车轴经过磁粉探伤没有发现疲劳磨损裂纹,这表明高速铁路车轴的安全性多年的改进是成功的。     

货车车体结构腐蚀损伤与疲劳寿命研究

研究了车辆承载构件在运用环境腐蚀和应力联合作用下的腐蚀疲劳问题，探讨了考虑可靠度的腐蚀疲劳损伤分析与计算方法，并以C64型敞车为对象，选择车体结构危险部位进行了组合工况下腐蚀疲劳损伤与疲劳寿命实例计算，着重分析了腐蚀对C64型敞车疲劳损伤及疲劳寿命的影响。     

基于ANSYS/FE-SAFE的高速动车组非动力车轴疲劳寿命分析

以CRH380B型高速动车组的非动力车轴为研究对象,开展高速动车组非动力车轴的疲劳寿命预测分析。采用有限元分析软件ANSYS建立轮对有限元模型,进行车轴危险截面处的应力分析;采用动力学仿真软件SIMPACK建立高速动车组整车模型,分析车轴垂向和横向载荷随时间的变化情况;采用疲劳累计损伤理论,以车轴的应力和载荷谱为输入,基于疲劳寿命专用仿真软件FE-SAFE对车轴进行疲劳寿命分析。结果表明:非动力车轴轮座内侧的过渡圆弧处为最大应力部位和危险部位,最大应力为122.01 MPa,疲劳寿命约为28.6a,均满足车轴静强度和设计寿命的要求。     

列车荷载作用下隧道铺底结构疲劳寿命分析

针对我国既有铁路隧道铺底结构破损严重的现状,在试验研究和数值计算确定隧道铺底结构疲劳危险部位的基础上,采用动力有限元方法计算得到列车动载作用下隧道铺底结构疲劳危险部位的弯拉应力时程曲线,而后根据疲劳累积损伤理论,采用Tepfers的混凝土单对数疲劳方程求出隧道铺底混凝土结构的使用寿命及其损伤度。计算中考虑了10 cm2、0 cm3、0 cm厚素混凝土和20 cm厚钢筋混凝土4种不同的隧道铺底工况,计算结果同模型试验结果的变化规律一致。根据计算结果得出20 cm厚钢筋混凝土铺底结构使用寿命较长的结论。     

两种铁路车轮疲劳分析评价方法的比较

比较了AAR S 669—2013和UIC 510—5—2007标准中的车轮辐板疲劳分析评价方法,并以某一特定车轮P3为例,按照2个标准进行了应力计算和疲劳分析。结果表明,AAR S 669的静强度评价较为保守,UIC 510—5的疲劳评价更为苛刻。对于P3车轮,按照AAR S 669得出的疲劳危险位置为外侧辐板与轮毂过渡圆弧部位,按照UIC510—5得出的疲劳危险位置为内侧辐板与轮毂过渡圆弧部位。造成这种差别的主要原因在于是否考虑了热处理残余应力的影响。     

基于等效结构应力的地铁车辆焊接构架疲劳寿命分析

文章针对地铁车辆焊接构架焊接部位的疲劳失效问题,首先建立构架有限元模型,选取5条危险焊缝,按照疲劳试验的载荷计算得到焊缝结构应力分布特点,其中焊缝最大等效结构应力点为77.5 MPa;然后根据结构应力法中98％可靠度,-2σ应力水平下的S-N曲线计算焊缝疲劳寿命,5条焊缝的累积损伤均小于1,满足疲劳设计寿命要求;最后使...     

动车转向架构架齿轮箱吊座应变疲劳寿命研究

上海地铁1号线动车在使用几年后其转向架构架齿轮箱吊座就开始产生裂纹。根据裂纹萌生部位的线路实测应力，采用应变疲劳寿命分析方法对构架齿轮箱中吊座进行了疲劳寿命计算，缺口疲劳系数是影响疲劳寿命的主要因素。     

天兴州桥正交异性板焊接部位疲劳性能研究

武汉天兴洲桥是特大型公铁两用斜拉桥，其公路桥面采用了正交异性板的构造形成。运用有限元分析软件ANSYS和焊接疲劳试验方法，对正交异性板关键焊接部位（槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处）的疲劳性能进行研究。采用ANSYS建立模型，用公路荷载标准进行桥面板应力分析，确定最不利荷载位置，进而计算得到正交异性板槽型闭口肋嵌补段对接处及闭口肋与横梁焊接处的最大应力幅分别为28．6和39．66MPa。疲劳试验结果表明，焊缝的焊趾是薄弱环节。由疲劳试验得出的槽型闭口肋嵌补段对接焊缝及闭口肋与横梁或横隔板连接焊缝的疲劳容许应力幅分别为89．31和49．14MPa，大于有限元计算得到的最大应力幅，说明正交异性板关键部位的疲劳性能符合要求。     

提速客车转向架焊接构架应力谱的试验研究

以２０６ＫＰ型为例，对提速客车转向架焊接构架应力谱的测试方法，疲劳危险部位的确定及应力谱编谱方法等进行了系统研究。     

两种典型地铁受电弓关键部位疲劳失效评价与研究

地铁受电弓在服役条件下承受着复杂的交变应力作用，容易产生疲劳失效，因此有必要对受电弓部件进行疲劳寿命评价。文章通过对两种典型受电弓进行动态应力测试，得到ATO工况下应力时程曲线，实测结果发现当接触网导线高度突变时，某些测点的应力会出现相应的突变，然后回归小幅振荡。文章首先采用雨流计数法对应力时程数据进行循环计数统计，然后用Goodman模型考虑载荷谱中平均应力的影响，并结合材料的外推P-S-N曲线及Miner法则对受电弓部件进行寿命预测。结果显示，A型受电弓的上下臂杆连接部位以及B型受电弓的上框架部位疲劳寿命相对较短，应考虑构件结构改进以提高寿命。     

轨道车辆车轴强度及疲劳裂纹扩展寿命分析

以GCY300II型轨道车12 t轴重车轴为研究对象,采用机车车轴的强度标准,利用有限元计算方法计算车轴不同轴重下的6种不同工况的静强度和疲劳强度,在获得对应工况的应力分布及数值的基础上,进行车轴的静强度和疲劳强度分析,并确定车轴薄弱部位,然后假定车轴最薄弱部位出现疲劳裂纹,将不同轴重、不同工况下计算得到的应力数值作为车轴裂纹处的载荷应力谱,再结合疲劳断裂分析理论计算分析车轴疲劳裂纹扩展寿命。计算结果表明:车轴薄弱部位为车轴变截面处,其中最薄弱部位为车轮内侧轮座处上边缘。     

用全尺寸疲劳试验进行铁路转向架疲劳设计评估

通过静载荷试验、疲劳试验和线路试验评估了电动车辆转向架构架的疲劳强度.对疲劳试验和线路试验中出现的应力历程的特征进行了评估,采用各种疲劳寿命评估方法对疲劳损伤进行了评估.试验结果表明,在载荷作用下,某些应变片测得的应力和应变按应变片所处的位置呈多轴状态.应根据位置和应力状态确定合适的疲劳评估方法.     

基于动应力试验的转向架构架疲劳寿命预测

对某地铁车辆转向架的构架进行了在线动应力试验,通过试验得到了实测的应力—时间历程,根据疲劳危险点的选取原则选出几个疲劳危险测点对其进行评估,然后运用雨流法对疲劳危险测点的应力—时间历程进行循环计数后编制出二维应力谱,最后结合存活率为95%的16Mn钢试样疲劳P-S-N曲线,应用Miner线性疲劳累积损伤理论对该地铁转向架构架进行了疲劳寿命的预测。     

疲劳失效寿命概率分布的连续模型

材料疲劳失效寿命分布的一般模型是在给定存活率下的疲劳曲线，而强度分布的建立，是基于给定存活率下的S－N模型，通过函数概率变换的方法实现。在某些情况下，如进行复杂应力条件下的疲劳素损伤分布分析，疲劳失交寿命和应力幅水平的连续分布模型更有意义。本文通过建立疲劳失效寿命分布参数与应力幅水平的关系，提出了一种的疲劳失效寿命关于应力幅水平概率分布的连续模型。由于疲劳试验的长时间和高费用以及在某些情况下，试验会意外终止，得到的疲劳失效寿命样本通常是不完全样本。因此，采用截尾数据的极大似然参数估计。为了建立分布参数与应力幅水产的一般规律，对疲劳试验数据手册中提供的多种材料中有代表性的金属材料分组疲劳试验数据进行了分析，结果是，随着应力幅水闰的降低，疲劳寿命分布的均值和方差均单调增加，疲劳寿命分布的概率密度曲线形态随着均值的增加而变遍、变宽。尽管材料不同，试验方法不同，试验数据的来源也不同，但所表现出的规律却是相同的。其一，概率密度曲线随应力幅水平而变化的规律是相同的；其次，均值和方差与应力幅水平成乘幂关系。通过对大量试验数据的分析，得到了两个基本的经验关系，其一是疲劳寿命均值与应力幅水平的关系；其二是方差与应力幅水平的关系。     

高速铁路车辆车轴的疲劳设计方法(续)

3.4疲劳危险部位设计由于受车轴形状和疲劳磨损影响,压装部位(如轮座和制动盘座)的疲劳强度比其他平滑部位要小。为了提高压装部位的疲劳强度,采用了多种形状和材料的车轴进行统计测试。其压装部位的具体形状如图7所示。轮座和制动盘座处的车轴直径比平滑部位的要大,故采用了一     

基于热点应力的转向架铝合金构架焊接结构疲劳问题研究

基于热点应力法对转向架构架加强筋板的焊接处进行疲劳强度分析,通过建立疲劳热点位置结构的有限元模型,采用最有可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据,采取不同的工艺设计方案,选取最有可能发生破坏的热点位置进行分析,其分析方法对运用热点应力法进行转向架结构的疲劳强度分析具有一定的参考价值.     

关于起重机钢结构疲劳计算的讨论

通过对起重机钢结构的疲劳强度进行讨论，建议修改《起重机设计规范》（GB3811-83）中钢结构疲劳计算所采用的最大应力法；在起重机设计中应考虑残余应力对焊接结构疲劳强度的重大影响，而采用新的应力幅法进行疲劳计算，并且根据工民建新标准《钢结构设计规范》（GBJ17-88）中对应疲劳计算的应力幅法，从起重机钢结构的特点出发，推导编制了与起重机工作级别相应的许用应力幅表。     

铸钢转向架双随机变量概率疲劳设计方法研究

根据铸钢转向架疲劳寿命计算特点，将铸钢材料疲劳试验寿命的离散性和实物结构危险部位疲劳强度影响系数的离散性看作为随机变量，建立了铸钢转向架承载构件双随机变量概率疲劳设计模型，用实测的载荷谱结合材料和实物疲劳试验数据，对转８Ａ铸钢侧架和摇枕疲劳寿命进行了可靠性分析，计算结果与实测吻合。     

基于热点应力法的转向架构架疲劳寿命工程评定方法

建立某机车转向架构架有限元计算模型,应用热点应力法分析焊接结构的疲劳强度,采用最为可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳评定依据。用热点应力分析方法评定焊接构架疲劳强度,不必考虑实际焊缝形状,裂纹及缺口等焊接引起的应力集中现象,弥补了有限元建模焊缝的简化处理对焊缝疲劳强度评定精度的影响。