等效结构应力法在铁路车辆焊接结构中的应用

分析了罐式集装箱在运用过程中箱体框架的焊缝上产生疲劳裂纹的原因,并对焊缝裂纹处采取了局部补强方案,对原方案和补强方案采用等效结构应力法,对焊缝的疲劳寿命进行预测.结果表明补强后的方案使结构应力下降较大,进而增强结构的抗疲劳能力.     

基于结构应力法的焊接构架应力状态研究

采用结构应力法研究焊接构架焊接接头的应力状态.首先,结合结构应力法和BS EN15085-3:2007标准,提出焊接接头应力因数的计算方法,并归纳总结出确定焊接构架焊接接头应力状态等级的技术路线;其次,建立了包括焊缝在内的某焊接构架有限元模型,依据疲劳试验大纲中提供的疲劳载荷谱,分析了构架焊缝的结构应力分布特点,并利用结构应力法的98%可靠度-2σ的S-N曲线,对焊缝进行疲劳寿命预测,构架评估焊缝的总损伤均小于1,满足疲劳寿命设计要求;接着,基于构架评估焊缝的等效结构应力计算焊缝的应力因数,应力因数的最大值为0.79;最后,由应力因数的值,确定构架支撑座附近焊缝的应力状态等级为中.     

基于结构应力的转向架构架焊缝疲劳强度研究

为了解决现行标准中转向架构架焊缝容许疲劳强度数据存在的问题,针对当前的各种结构应力方法和数据,就其在焊缝结构应力测试、容许应力幅、设计值存活率、平均应力修正、焊缝修整疲劳强度提高及极限容许应力确定等方面的关系和差异进行对比,并构建了Q345钢焊缝基于实测结构应力的疲劳图和S-N曲线. 结果表明:转向架构架焊缝结构应力的实测可沿用B12/RP17规定的方法,即采用6 mm长的应变片并将其前端紧靠焊趾边缘布置;建议借鉴IIW (International Institute of Welding) FAT100和FAT90两组基本数据,并应用其平均应力和焊缝修整疲劳强度提高的修正方法,构建更加合理的基于实测结构应力的焊缝容许疲劳强度数据;对于2 × 106次循环数对应的疲劳图,极限容许应力可参考DVS 1612规定的方法,由母材屈服极限除以相应的安全系数确定.      

交通载荷作用下的高速公路桥梁应力

交通载荷是影响高速公路桥梁安全性的主要因素,随着运输需求的提高,车辆超载现象逐渐增多.近年来屡次出现重车压垮桥梁的事故,引起了社会广泛关注.结合国内外研究现状,分析了高速公路交通载荷特性,基于概率统计法,提出了高速公路桥梁交通载荷的标准值;以某桥梁为研究对象,基于交通载荷的设计参数,建立了交通载荷离心力数值模型,得到了离心力分布函数,可为高速公路桥梁结构的设计和施工提供有益的参考.     

大型罐体预加水压消除焊接应力的分析计算

本文采用半解析半有限元法分析了预加水压消除大型罐体焊接残余应力的效果。先用壳体理论计算预加水压时罐体的应力,然后取包含焊缝的局部区域作为研究对象,把壳体应力作为应力边界条件,把焊接应力作为初应力,应用平面应力问题的弹塑性有限元法计算加载和卸载后的残余应力分布,计算结果表明,这是一种简捷而有效的方法。文中得出的结论,对工程实际有一定的参考价值。     

基于等效结构应力法的电机机座焊接结构疲劳寿命预测

采用有限元法对牵引电机机座进行静强度计算,并在此基础上利用美国ASME标准中采用的等效结构应力法对牵引电机机座的主焊缝进行疲劳寿命预测,分析计算了该机座8条主焊缝的应力集中和疲劳寿命.计算结果表明:静强度结果满足没计要求,并且牵引电机机座的主焊缝具有良好的抗疲劳性能.     

考虑气动载荷的动车组铝合金司机室焊接接头应力因子分析

基于EN1999-1-3:2007和IIW-2008标准及EN15085-3标准,研究高速列车频繁地通过隧道时列车头部或尾部承受瞬间突变的气动载荷导致车体结构疲劳损伤的问题.基于上述标准的接头疲劳性能参数和疲劳评定方法及损伤等效原则,应用C#语言和ANSYS的APDL语言编写了高速动车组铝合金车体在BS EN12663标准的加速度疲劳载荷和气动疲劳载荷共同作用下,车体焊接接头应力因子的计算程序.在2×106次的0～4000 Pa气动载荷和107次的三方向加速度±0.15 g载荷共同作用下,利用某高速动车组头车车体结构有限元模型和自编计算程序对司机室焊接接头进行疲劳评估与应力因子分析.结果表明:主要由气动疲劳载荷引起的司机室焊接接头的累积损伤和应力因子均是IIW的计算结果大于EN 1999-1-3的计算结果;司机室立柱与边梁焊缝的累积损伤和应力因子最大,分别为0.753和0.987.建议高速动车组司机室焊接结构抗疲劳设计时应重点关注气动疲劳载荷.     

气动载荷下高速列车车体焊接结构疲劳寿命预测

随着列车速度的不断提高,列车与空气的相互作用成为一个备受关注的问题.从可靠性的要求出发,将数值模拟计算结果与试验结果进行了对比,验证了模拟计算的可靠性.在此基础上采用流固耦合技术实现了实际计算载荷与有限元模型的耦合.并对耦合后的某车体焊接结构应用焊缝疲劳寿命预测的新方法——主S-N曲线法,对关键焊缝进行了焊缝疲劳寿命预测.为车体焊接结构的进一步设计提供参考.     

动车组铝合金车体焊缝质量等级评价的应力因数计算方法

建立了某型动车组铝合金焊接车体的有限元分析模型,对焊缝部位进行简化建模,焊缝与实际存在的差异在等效结构应力计算中进行修正;基于标准BS EN 12663—1:2010分析了车体承受的载荷,采用Box-Behnken正交矩阵设计确定了车体的9个疲劳载荷工况;对车体有限元模型施加多轴载荷,分析了车体侧墙上的4条长焊缝部位的应力分布,确定了6个应力因数计算的关注点;采用名义应力法和等效结构应力法计算车体侧墙焊缝的应力因数,对比分析了2种应力分析方法。分析结果表明：2种应力分析方法在循环次数为1.0×10⁷的许用应力范围不同,名义应力为16.40 MPa,等效结构应力为26.61 MPa;6个关注点的名义应力范围均小于其等效结构应力范围,得到的车体焊缝6个关注点的名义应力和等效结构应力的应力因数分别为0.33、0.25、0.50、0.49、0.76、0.62和0.23、0.24、0.39、0.45、0.61、0.48;针对同一焊缝的关注点,名义应力法计算的应力因数大于采用等效结构应力法计算的应力因数;名义应力法存在很大的分散性,导致应力因数偏大,而等效结构应力法物理意义更明确,计算的应力因数更为合理。     

基于网格不敏感结构应力的铝合金焊接接头疲劳性能分析

基于网格不敏感结构应力方法,对3A21、5A06、6061等铝合金焊接接头疲劳性能及影响因素进行研究.结果表明：网格不敏感结构应力方法较传统的名义应力方法,能更好地表征不同接头形式、材料、应力比及厚度等因素对焊接接头的疲劳影响.在应力比相同的情况下,接头板厚越小,疲劳性能越好;相同板厚条件下,应力比越小,疲劳性能越好;5A06铝合金焊接接头的疲劳性能普遍高于3A21铝合金焊接接头,但板厚相差较大时,疲劳性能主要取决于厚度因素的影响;同种材料在板厚及应力比相同的情况下,对接接头疲劳性能最好,十字接头次之,T型接头疲劳性能最差.     

复杂载荷历程下局部应力—应变响应模拟及循环计数方法研究

用局部应力—应变法预测疲劳寿命的关键是危险点局部应力—应变响应的确定和循环计数。工程上常用Neuber法或修正Neuber法近似计算局部应力—应变响应。本文对Neuber法进行了改进,改进后的方法避免了对每一名义应力变程都需要建立新的坐标原点和解非线性方程组的繁琐计算,能够保证足够精度,程序简单,计算速度快,尤其适合大样本复杂载荷历程下的疲劳寿命预测。     

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...     

反复荷载下钢筋混凝土平面应力问题有限元非线性分析

本文采用有限元法，对承受反复荷载的钢筋混凝土构件的平面应力问题进行了非线性分析，提出了较为合理的材料本构模型。其中，对开裂后的混凝土考虑了裂面接触效应。本文采用了建立在等效单轴应变概念基础上的增量式正交异性模型来描述混凝土的双向受力性能，并对该模型中的主轴旋转规则进行了改善。采用以本文所述方法编制的程序进行了实例分析，分析结果与试验结果吻合良好。     

金属焊接毛坯冲压成形残余应力的试验研究

论述了焊接，冲夺加工中残余应力的产生过程，测试了金属焊接毛坯冲压成形的残余应力，并对试验结果进行了分析。     

等幅载荷下含缺口零件系统的疲劳可靠性

从结构系统角度分析了带缺口元件的疲劳可靠性．采用数值微分方法和有限元方法求编导，运用改进的一次二阶矩方法计算疲劳可靠性，得出了等幅载荷下带缺口元件的疲劳可靠性的计算方法．     

滚动载荷作用下半空间表面裂纹

为简化轮轨接触力和控制方程的计算，利用Hadamard有限部积分的概念，将半空间表面裂纹问题归化为求解一组以位移间断作为未知函数的超奇异积分方程；采用边界元法离散该积分方程组，并对方程组中出现的超奇异积分提出了特殊的数值处理方法．最后，讨论了滚动载荷作用下含油渗物和不含油渗物的半空间表面裂纹问题．研究结果表明，油渗物会加速裂纹的扩展．     

交通荷载下的复合铺装结构应力分析

桥面复合铺装结构是公路桥梁的重要组成部分,对其进行应力分析十分必要。根据现有的研究成果,首先对复合铺装体系的力学性能进行研究,明确其控制指标。随后对复合铺装结构进行有限元分析,研究其应力分布情况。最后对交通载荷作用下的铺装结构进行应力分析,分析沥青面层、混凝土下面层、交界面的应力情况。为今后复合铺装结构的设计奠定了理论基础。     

基于标准的车辆焊接结构抗疲劳设计与焊接工艺一体化设计

建立了一个车辆焊接结构抗疲劳设计及焊接工艺一体化的数据库系统,解决了抗疲劳设计与焊接工艺设计之间的信息孤岛问题,并嵌套了基于标准的焊接接头疲劳寿命计算模块.其中,对评估焊接接头疲劳寿命的国外标准(BS7608、IIW)进行了归纳,以便于用户使用,并与焊接工艺标准(DIN6700)进行了有机整合,实现了设计与工艺的一体化.此外,还嵌套了戚墅堰机车车辆工艺研究所多年累积的焊接工艺研究成果,使系统基础数据更加厚实与可靠.系统操作界面友好,有很好的实用价值.     

应力环境与重组人生长激素对骨质疏松下颌骨最大载荷的影响

目的观察不同应力环境对骨质疏松下颌骨最大载荷的影响及补充生长激素对其变化的影响。方法通过去除SD大鼠双侧卵巢,拔除单侧上颌磨牙,建立骨质疏松下颌骨高、低应力环境的动物模型,用三点弯曲法检测下颌骨最大载荷的变化。结果去势后大鼠下颌骨最大载荷显著降低(P<0.01)。生长激素组双侧下颌骨最大载荷均显著高于骨质疏松组(P<0.01)。骨质疏松组下颌骨最大载荷低应力侧显著低于高应力侧(P<0.01),假手术组及生长激素组拔牙4周后双侧无明显差异,仅拔牙8周后差异有统计学意义(P<0.05)。结论低应力环境加速骨吸收,促进下颌骨骨强度的下降。补充生长激素则可阻止低应力环境下骨质疏松大鼠颌骨骨强度的下降,抑制骨吸收。