钢轨踏面疲劳裂纹扩展行为分析

根据试验观察的裂纹尖端特征,建立了钝形疲劳裂纹模型,以裂纹尖端位移为断裂参量,分析了U75V钢弹塑性情况下踏面疲劳裂纹扩展特性。结果显示：踏面疲劳裂纹尖端有较大的塑性区,应采用弹塑性断裂力学理论分析踏面疲劳裂纹的扩展行为;裂纹尖端滑动位移受轮轨力、轮轨摩擦系数和裂纹面摩擦系数影响,其中裂纹面摩擦系数对裂纹尖端滑动位移影响最大。裂纹尖端张开位移主要受轮轨力和轮轨摩擦系数影响。利用塑性复合系数分析踏面疲劳裂纹扩展特性,认为踏面疲劳裂纹主要以Ⅰ／Ⅱ复合型扩展方式扩展。     

钢轨滚动接触疲劳多裂纹相互影响

通过X射线计算机断层扫描得到曲线外轨轨距角-轨肩多条滚动接触疲劳裂纹的内部形态,采用栅格法得到真实裂纹的开口和尖端边界点,建立真实裂纹形态数学模型。以我国某重载线路通过总重约62 MGT时小半径曲线外轨轨肩-轨距角裂纹为例,分析了多条裂纹存在下的裂纹尖端应力强度因子变化及裂纹数量对其的影响。结果表明:裂纹最容易沿与轨顶纵向呈10°～30°的角度向钢轨内部扩展;不论何种条件,K_Ⅰ始终小于零,表明此处裂纹不受张开效应扩展;轮轨接触斑以作用在裂纹中部的方式通过裂纹区域时,裂纹尖端各点的应力强度因子K_Ⅱ0,K_Ⅲ沿裂纹尖端从轨距角一侧到轨顶中心一侧呈由正到负的趋势,表明此时裂纹的扩展形式主要由滑开型和撕开型复合而成,且裂纹在轨距角扩展的部分扩展较快;多裂纹的存在会促进裂纹的滑开和撕开效应,该促进作用随裂纹数量的增加而增强。多条裂纹的存在会使得裂纹尖端的应力强度因子增大,中间裂纹受到两侧裂纹的影响较明显。在进行裂纹扩展预测时,应至少考虑3条裂纹。     

硅钢片冷冲模的失效分析

通过对硅钢片冷冲模各加工工艺的检查和金相显微观察,分析了冷冲模产生裂纹的原因,并提出了防止裂纹产生了工艺措施。     

铁路钢轨裂纹萌生的键型近场动力学预测模型

为克服经典连续介质力学在解决不连续问题时的困难,采用近场动力学方法预测铁路钢轨的裂纹萌生,以避免数学构架在不连续处的失效问题;建立了考虑轨枕支承作用的钢轨形变分析模型,分析了模型参数合理取值及收敛性,计算了车轮滚动接触荷载下的钢轨位移;根据近场动力学损伤理论,以键伸长率为指标,分别研究了车轮全滑动、粘着-滑动及无摩擦状态对铁路钢轨裂纹萌生的影响规律。计算结果表明：近场动力学模型和经典连续介质力学模型的钢轨形变计算结果十分吻合,最大计算误差均在8%以内,验证了所建近场动力学模型的正确性;当裂纹萌生于钢轨轨头时,其启裂位置不在钢轨表面,而在钢轨表面以下约2 mm的位置,与现场观察结果一致,验证了近场动力学方法在模拟铁路钢轨疲劳裂纹萌生时的适用性;当车轮荷载位于钢轨跨中时,在车轮状态由全滑动向无摩擦转变的过程中,钢轨疲劳裂纹的萌生起点位置由轨头转移到轨底、由接触斑前端转移到接触斑中心,裂纹类型由局部滚动接触疲劳裂纹转变为整体结构疲劳裂纹,键最大伸长率由1.1×10^-3降低到8.1×10^-4,因此,增大切向接触应力会降低钢轨裂纹萌生寿命;当车轮荷载位于轨枕上方时,随车轮滚动状态的改变,钢轨裂纹的萌生位置始终位于轨头。     

长短裂纹扩展的通用公式与材料失效总图

给出一个长短裂纹扩展的通用公式。理论与实验分析表明该式既可用于理论探讨，阐述长短裂纹的区别与联系，又便于工程应用。考虑应力比的变化，给出材料失效总图。     

基于ANSYS的钢轨疲劳裂纹深度红外热波定量测量研究

钢轨疲劳裂纹深度定量测量是主动式红外热波技术缺陷检测研究的新方向.在分析钢轨伤损类型的基础上提出红外热波斜裂纹深度定量测定的方法.基于热传导的一维模型,分析了温度-时间二阶对数微分法的原理.利用ANSYS加载热流密度法模拟测量过程,采用温度-时间二阶对数微分峰值法计算裂纹深度.结果表明所建立ANSYS热波模型对于测量深度在6mm以内的裂纹具有较好的真实性,可作为实际检测裂纹深度的理论基础.     

基于临界平面法的钢轨裂纹萌生寿命预测模型研究

临界平面法是常用的钢轨裂纹萌生寿命预测方法,诸多文献分别基于此研究了相关的预测模型,但计算出的钢轨裂纹萌生寿命时间比现场观测到的裂纹萌生寿命稍短。通过对预测模型进行理论分析,结果认为,蠕滑力在裂纹萌生预测模型中起十分重要的作用,尤其是纵向蠕滑力与自旋蠕滑力。采用全蠕滑状态是致使预测结果比实际观测结果要短的重要原因之一。此外,摩擦热应力产生的残余应力为拉应力,不平顺导致接触应力的改变,钢轨材质与夹杂物的影响,以及裂纹萌生阶段的选取准则,磨耗的影响等,都应在钢轨滚动接触疲劳裂纹萌生寿命预测中有合理考虑。     

TA3有限接触动态加压接骨板断口分析与失效机制

为探究TA3纯钛有限接触动态加压接骨板(LC-DCP)在人体内服役期间发生断裂的失效机制,采用化学成分分析仪、维氏硬度仪、光学显微镜和扫描电镜(SEM)等手段,对7个临床断裂失效的TA3纯钛LC-DCP样品进行了断口形貌分析;建立了TA3纯钛LC-DCP固定股骨干中段横形骨折的三维有限元模型,并采用ANSYS对该模型进...     

重型柴油机凸轮及挺柱疲劳失效分析及优化设计

针对某重型柴油机配气机构耐久试验后出现挺柱底面磨损及剥落的现象,分别采用金相分析、硬度分析等方法对挺柱进行物化分析,并利用正时阀系统动力学分析软件AVL Excite Timing Drive仿真计算凸轮与挺柱的接触应力.结果表明:挺柱材料及硬度符合设计要求,凸轮-挺柱接触应力过大是造成挺柱失效的主要原因.为最大限度保...     

基于X射线断层扫描的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法

为建立钢轨滚动接触疲劳裂纹真实形状数学模型,采用X射线断层扫描技术,获得了钢轨轨距角-轨肩处的滚动接触疲劳裂纹的真实形态点云数据,提出栅格算法确定裂纹尖端和开口的边界点、三次B样条曲线拟合裂纹尖端、裂纹面与钢轨轨面相交确定裂纹开口的钢轨滚动接触疲劳裂纹形状建模方法。研究发现:栅格算法提取的裂纹边界特征点比凸包算法提取的裂纹边界特征点多,代表裂纹边界特征的凸点和凹点都识别,使得裂纹边界失真度更小;随着栅格边长减小,栅格算法提取出的裂纹边界点数量增加,减少了凸包算法的漏点问题。将提取好的裂纹尖端边界点分别用最小二乘法、Bezier曲线、三次B样条曲线等方法进行曲线拟合,发现三次B样条曲线拟合得到的裂纹尖端与真实裂纹最为接近,其数据拟合的偏差最大值和标准差均最小,由此获取了真实裂纹的尖端形状数学模型。     

关节车端横梁裂纹原因分析及改进方案

为了对关节车端横梁裂纹产生的原因进行分析,采用有限元分析方法及Palmgren-Miner累积损伤法则,基于Ⅱ W标准进行了分析计算.结果表明:集装箱锁座处纵向惯性力导致孔边产生很高的应力集中,当关节连接器存在连接间隙时,关节连接器的纵向冲击将很快传导到端横梁位置,这种较高的交变载荷引起了端横梁的疲劳裂纹.为有效控制裂纹的再次发生,对多种改进方案进行了对比分析,其中端梁上盖板孔上侧及下侧均搭接5mm补强板方案,工艺易于实现,抗疲劳性能良好,因此选择该结构为最终改进方案,并制定了可行的工艺实施方法.     

关节车端横梁裂纹原因分析及改进方案

为了对关节车端横梁裂纹产生的原因进行分析,采用有限元分析方法及Palmgren-Miner累积损伤法则,基于ⅡW标准进行了分析计算.结果表明：集装箱锁座处纵向惯性力导致孔边产生很高的应力集中,当关节连接器存在连接间隙时,关节连接器的纵向冲击将很快传导到端横梁位置,这种较高的交变载荷引起了端横梁的疲劳裂纹.为有效控制裂纹的再次发生,对多种改进方案进行了对比分析,其中端梁上盖板孔上侧及下侧均搭接5 mm补强板方案,工艺易于实现,抗疲劳性能良好,因此选择该结构为最终改进方案,并制定了可行的工艺实施方法.     

关于白钢东刀裂纹的探讨

论述了白钢刀装断、轧制、砂切三个过程中裂纹分析。     

船底板裂纹原因及预防措施的探讨

如果造船材质达不到“规范”要求，必然产生破裂。文章通过监利２号拖轮的底板裂纹取样化验分析表明，用普通钢板代替船用钢板是导致船体底板产生脆性裂纹的根源。