车轴裂纹扩展寿命的分析与计算方法

在由加载条件试验得出车轴裂纹扩展规律的基础上,引入有效应力强度因子范围ΔKeff值,建立适用于各种加载条件的裂纹扩展规律模型;给出实际运用条件下初始裂纹尺寸、超偏载、轮轴压装配合导致应力集中等因素影响车轴裂纹扩展的理论分析方法;建立车轴裂纹扩展寿命的计算模型,并采用Romberg数值积分法和Newton-Rophson迭代法对车轴剩余寿命进行预测。运用本文给出的模型和计算方法,以RD轴轮座部为例,对不同运用工况、不同尺寸裂纹车轴的剩余寿命进行了计算分析;以某客车RC轴断轴事故为例,对车轴初始裂纹尺寸进行计算,验证了超限裂纹漏探是导致该车轴断裂的主要原因。     

多边形条件下高铁车轴裂纹扩展寿命计算及检查间隔制定方法研究

文章调研了目前关于车轴材料属性和载荷条件离散性对剩余寿命的影响的处理方法并进行了简要总结；建立了车辆系统刚柔耦合动力学模型，提取了车轮20阶多边形条件下各工况车轴危险截面应力-时间历程，进行了应力谱的编制；基于小试样裂纹扩展试验数据拟合得到了NASGRO方程裂纹扩展参数，计算得到车轴卸荷槽部位裂纹深度为2～40 mm的剩余寿命；考虑材料属性和载荷条件离散性来制定车轴剩余寿命计算的安全系数；结合剩余寿命计算结果、超声波检测裂纹检出概率曲线和车轴失效概率制定了车轴合理的检查间隔。结果表明，车轮多边形条件下，车轴剩余寿命为38.5万km,考虑材料属性和载荷条件离散性的安全系数分别为1.26和1.33,得到车轴检查间隔为3.8万km。     

基于CRH2A型动车组车轴疲劳裂纹扩展超声波探伤周期优化探讨

介绍了不同类型车辆车轴超声波探伤周期和CRH2A型动车组车轴概况。通过综合考虑初始裂纹、临界裂纹、应力比、断裂韧性和有效应力强度因子等因素得出疲劳裂纹扩展寿命计算公式,通过以车轴最薄弱部位存在表面半椭圆形裂纹并承受最大应力幅值计算CRH2A型动车组车轴疲劳裂纹扩展寿命,与车轴超声波探伤周期进行比较分析,认为优化现行探伤周期具有可行性。     

一种基于低周疲劳特性的含缺陷车轴剩余寿命预测模型

车轴几何约束和外部环境的特殊性,使得压装部、卸荷槽及过渡圆角易于形成缺陷或者微裂纹,该缺陷或微裂纹已成为高速列车运营的重大安全威胁。深入研究微裂纹的演变规律,准确预测含缺陷车轴的剩余强度和寿命,制定出合理、经济的无损检测周期,迫在眉睫。基于平面应力Ⅰ型裂纹尖端修正的RKE奇异场和循环塑性应变能准则,考虑应变硬化材料的小范围屈服行为,通过引入适用于正负应力比的裂纹闭合函数实现对裂纹闭合与近门槛区行为的模拟,提出一种基于材料低周疲劳特性的伤损车轴疲劳裂纹扩展寿命模型。结果表明,该模型的预测曲线与不同厚度标准试样得到的疲劳开裂数据吻合良好,可以用于承受典型旋转弯曲加载的铁路车轴的剩余寿命预测。     

残余压应力对车轴表面裂纹扩展的仿真研究

为了研究残余压应力对裂纹扩展的影响，通过子程序引入初始残余压应力，利用裂纹扩展仿真技术XFEM与VCCT相结合的方法进行裂纹扩展仿真计算，证实了残余压应力对裂纹扩展有显著的抑制作用；基于Zencrack仿真软件，结合S38C材质车轴试验得到的裂纹扩展参数，预测了CRH2型动车组用S38C材质车轴裂纹扩展寿命，并提出了车轴裂纹检测周期建议。     

双层客车车轴疲劳寿命可靠性计算

本文应用疲劳损伤累积理论，讨论了车轴中值疲劳寿命的计算方法，同时按疲劳寿命服从对数正态分布规律，建立了对数寿命与失效概率的分布函数，据此，借助于文献［１］所提供的双层客车车轴载荷（应力）谱，具体计算了双层客车车轴的疲劳寿命及其相应的可靠度，并提出了双层客车车轴额定寿命为１５年的建议。     

机车车辆车轴的安全性评价

为了对新干线动车车轴进行安全性评价，通过采用断裂力学的疲劳裂纹扩展特性计算以及实物疲劳试验，确定了车轴上两个关键部位－齿轮侧轮座和中央平行部，其裂纹停止扩展极限深度分别为３ｍｍ和２ｍｍ。为了确保运行中的车轴能够在上述极限范围内安全运转，日本新干线制定了严格的定期探伤检查规范，规定在每运转３万ｋｍ、４５ｋｍ和９０万ｋｍ要进行超声波探伤或磁粉探伤，从而确保了新干线动车车轴的运转安全性。     

基于概率断裂力学的车轴可靠性分析

基于线路实测数据,应用Miner线性累积损伤法则计算了车轴等效应力。根据应力强度因子公式预测了车轴裂纹临界尺寸,并建立了应力-强度干涉模型,通过改变变异系数,评估确定了极限裂纹尺寸情况下车轴裂纹扩展寿命的可靠性。     

基于结构应力法的车体结构疲劳裂纹扩展与剩余寿命评估

为了弥补名义应力法不能针对具有初始裂纹的焊接结构进行评估的不足,采用结构应力法,在断裂力学的基础上推导了考虑裂纹扩展增量的焊缝裂纹扩展计算方法。以复铰式100%低地板有轨电车为研究对象,采用名义应力法确定了典型工况下车体疲劳强度薄弱焊缝的位置,并基于结构应力法提取了该位置的膜应力和弯曲应力,并应用焊缝裂纹扩展计算方法对车体薄弱位置的焊缝进行了剩余寿命评估。研究结果表明:初始裂纹的存在导致车体寿命远低于设计寿命(1E7),但仍然具有一定的服役空间,可以利用焊缝裂纹扩展计算方法对含有缺陷的结构进行剩余寿命评估,并根据计算结果制定相应的维修策略。     

基于PFM理论的提速客车车轴可靠性分析

通过对机车车辆全程实测的应力数据进行拟合处理得到应力谱,采用概率断裂力学基本方法,运用应力—强度干涉模型计算出在所要求可靠度指标下裂纹尺寸与疲劳寿命间的曲线关系,并计算分析了裂纹在不同初始条件下的扩展变化规律。     

车轴疲劳裂,断的宏,微观特征和裂纹车轴的寿命预测

本文在系统研究典型组合条件下的模拟试样断口和对实物断轴进行全面失效分析的基础上，提出了铁路车轴疲劳断口的特征和以上述特征为判据进行失效分析的思路。讨论了在谱载荷下近门槛区的裂纹扩展特性，以及谱载荷下影响轮座压装部裂纹扩展剩余寿命的主要因素和它们相关的系列值，最后简述了防止车轴断裂的主要措施。     

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。     

SS4G型机车车轴内部缺陷超声波探伤案例分析

介绍了新制和在役两种车轴的探伤方法,分析了SS4G型机车车轴内部缺陷形成的原因。通过分析车轴缺陷反射波形找到了误判、漏探的原因。     

钢轨横裂纹扩展预测模型和适宜探伤周期的确定方法

建立于钢轨横裂纹扩展模型,参照探伤结果和分析结果,推断横裂纹的扩展情况。在安全、经济的前提下提出了钢轨的适宜探伤周期。     

恒载荷下实尺车轴的断裂力学评价

车轴的断裂力学评价对铁路车辆安全运行具有重要意义。为了确定适当的轴检周期,对损伤容限分析的需求日益增加。然而,很少有人研究有关车轴在循环旋转弯曲荷载作用下的理论裂纹扩展特性与检测结果之间对应关系。介绍用实尺车轴进行裂纹扩展试验的结果,其中包括车轴上可能产生和扩展的裂纹几何形状的重要信息。此外,还对实尺车轴的裂纹扩展进行了评价,并与小型拉伸试件的裂纹扩展进行了比较。     

基于剩余寿命可靠度的地铁供电设备预防性维修研究

随着我国城市轨道交通建设的快速发展,对保障地铁车辆正常运行的供电设备的维护检修工作提出了更高的要求,当前地铁牵引供电设备的检修工作主要沿用了铁路系统定期检修的模式,该模式在一定程度上对设备的维护保养做出了积极的贡献,但也存在"维修过剩"和"维修不足"的缺陷。通过对同类设备故障信息的收集,利用最小二乘法获得设备的可靠性函数参数;通过设备剩余寿命可靠度,实现了对地铁牵引变电所内供电设备预防性维修周期的确定;通过建立全寿命周期内的成本函数模型,确定了最优预防性维修次数。结论表明,采用的基于剩余寿命可靠度的预防性维修周期确定方法可动态的调整维修周期,设备全寿命周期内的成本函数模型可直观地说明预防性维修次数的选择原因,该方法对地铁牵引供电设备的维护检修决策有一定的参考价值。     

韶山型电力机车车轴超声波探伤探析

1问题的提出 电力机车车轴超声波探伤与其它类型机车相比起步较晚.目前电力机车车轴超探方法主要以铁道部机内字(1988)84号文件和铁标TB1618-85为主要依据进行操作.机务段在检修时由于车轮不拆卸,只能以小角度探头在轴端对车轴压装部进行扫查,或以直探头对车轴进行大裂纹查找.下面通过对韶山型电力机车车轴探伤的分析,谈谈小角度探头在车轴探伤中存在的问题及应注意的事项.     

空心车轴不同形状比裂纹应力强度因子的仿真研究

空心车轴在运用中可能会出现意外损伤而诱发表面裂纹。应力强度因子是预测裂纹扩展情况的重要参数。本文分析了空心车轴的运用载荷,根据所测载荷谱,采取有限元方法计算车轴横截面的应力分布情况。采用四分之一20节点等参退化奇异单元模拟裂纹前缘的应力奇异性,建立空心车轴表面裂纹扩展的有限元模型,并对裂纹前缘进行离散,实现正交扩展,得到不同步扩展的裂纹前缘。在此基础上对裂纹前缘不同位置的应力强度因子进行计算分析,得出不同初始形状裂纹前缘扩展中的应力强度因子分布规律。计算结果表明,具有不同初始形状的裂纹,随着裂纹的扩展,裂纹形状将趋于某一形状比范围内。与解析方法计算的结果比较,二者基本吻合。     

摇动座的运用调查与寿命试验研究

调查了摇动座的实际运用情况,对其裂纹进行了复探与分析,并对探伤发现的裂纹摇动座进行了多种形式的强度试验,掌握了摇动座的实际使用与强度寿命情况,这对摆式货车转向架的安全运用以及其检修规程的合理制定具有一定意义。     

C_(80)型敞车车体载荷谱与剩余寿命研究

利用线路试验获取的C_(80)型敞车铝合金车体垂向、纵向、侧滚和扭转载荷谱,分析了应力强度因子变化规律,确定了不同裂纹深度、不同载荷情况下的裂纹扩展速率,得到了C_(80)型车体关键部位裂纹的扩展规律和剩余寿命,为制定科学的检修周期提供依据。