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。     

剪切型减振器扣件轨道钢轨波磨特性测量

钢轨波磨的准确测量及评价是研究钢轨波磨问题的基础.根据国际标准BS EN 15610：2009要求,采用精密仪器CAT钢轨波磨测量分析小车,对北京某地铁线钢轨波磨的发展过程进行了跟踪测量,并分析了波磨的典型特征、波长谱特性及发展规律.结果表明：钢轨波磨与轨道结构型式密切相关;钢轨波磨典型波长的波磨发展并不会持续增加,而是会扩展为长波波磨及短波疲劳裂纹.跟踪监测表明,制定出合理的打磨计划和验收标准对经济、高效缓解波磨的发展具有重要意义.     

疲劳裂纹扩展速率(da)/(dN)的超声瑞利波测量

本文应用超声瑞利波在含有裂纹的试件内传播性质的变化特征,采用脉冲回波重合法,精确测定裂纹开口处和裂纹尖端处瑞利波两个脉冲反射信号的时延,从而测定出在疲劳载荷作用下,裂纹的扩展尺寸.测量疲劳裂纹扩展速率da/dN的精度可达到10~(-3)mm/周次,适应于在弹塑性区域内疲劳裂纹扩展速率的测定.     

钢轨硬度对疲劳裂纹萌生和钢轨磨耗的影响

为了研究钢轨磨耗和疲劳裂纹萌生寿命与钢轨硬度的关系,基于Archard磨耗模型和临界平面法疲劳裂纹萌生预测模型,结合磨耗和型面变化分段迭代和疲劳损伤累积,提出了钢轨疲劳裂纹萌生和磨耗共存预测方法;对4种不同硬度钢轨的磨耗发展、疲劳损伤累积以及疲劳裂纹萌生寿命进行研究.结果表明:该方法预测的裂纹萌生寿命与现场观测结果有较...     

超声波衍射方法测量裂纹高度的研究

介绍了应用超声衍射波测量裂纹高度的原理与方法,在模拟裂纹试块上,通过试验分析了超声波衍射法测量裂纹高度的误差与精度。     

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。     

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。     

基于SOPC的钢轨断面高速测量系统

随着我国高速铁路的快速发展,对钢轨断面高速检测技术的需求变得越来越迫切．本文以三角形摄影测量原理和片上可编程（SOPC）技术为基础,利用亚像素图像处理算法、NIOSII处理器和以太网接口等IP软核技术,实时采集和并行处理钢轨图像,实现了多路钢轨断面的高速高精度在线测量．文中论述了基于SOPC与PC协同的高速高精度图像处理系统设计,并给出了系统原型机的试验验证．     

基于超声红外热波成像的桥梁结构损伤识别方法

基于超声红外热波成像技术,对桥梁结构损伤识别方法开展研究。以配置桥梁全结构序列数据信息表为基础,构建超声红外热波成像数学模型;基于有限元修正计算,实现桥梁结构损伤识别。试验以实际运行中的某大跨度大桥为测试对象,分别选择两种现有方法与所研究方法进行对比,两组现有方法的识别结果与实际数据有出入,而所研究的方法可在0.1s内完成对损伤次数的识别,且损伤长度的识别结果与实际数据一致,这种方法能提高识别的准确程度,具有良好的应用效果。     

混凝土裂缝超声检测试验研究

混凝土裂缝超声检测结果与实际差别较大，但误差大小尚无定量评判的理论依据．文中对混凝土裂缝超声检测进行试验研究，给出了声速理论计算公式，制作了带裂缝的混凝土试件，对预先设置在混凝土试件中的裂缝进行了超声检测，将得到的检测数据与相应的理论值进行了对比分析，讨论了裂缝超声检测及声速理论计算中存在的问题，对裂缝的检测方法提出了建议。     

起重机金属结构焊缝表面裂纹红外热波检测仿真研究

起重机金属结构焊缝检测主要采用通用的无损检测方法,检测效率低、检测长度严重不足。文中介绍了焊缝表面裂纹检测的一种新方法---红外热波检测法,利用ANSYS有限元仿真软件,分析了不同的加热和散热时间、不同裂纹尺寸、不同热流大小和加热面积、不同钢板厚度的焊缝表面裂纹的温度场异常分布情况,从而得到了红外热播法检测焊缝表面裂纹的各种影响因素。     

超声波在轮轨材料中传播的数值模拟

为进一步研究超声波的声场分布特性,增强超声波在高速铁路中轮轨探伤、列车安全监测等方面的应用,设计了轮轨有限元模型,模拟了不同声源尺寸下不同频率超声波在轮轨材料中传播时的声场分布,绘制了声源轴线上的声压分布曲线,在此基础上,分析了超声波近场长度、指向性、超声波频率及声源大小之间的关系.研究结果表明:在相同声源直径的模型中,频率为1.0 MHz的超声波近场长度最长,指向性最好;相同超声频率的模型中,声源直径为40 mm的超声波近场长度最长,指向性最好.      

基于模式搜索法高精度矫正钢轨磨耗测量的定位偏差

为保证车辆与钢轨具有较理想的轮轨接触关系钢轨需定期打磨,打磨量是一个重要指标。为获取打磨量,需在打磨前后各测量一次钢轨,这两次测量中仪器定位位置可能不同,从而计算出的打磨量会有较大误差。针对这种误差提出一种仪器定位误差矫正方法,并将该法编程嵌入到轮轨测量分析软件中,经仿真测试及实测仪器验证,该法能高精度地矫正误差。     

基于疲劳累积损伤的弹塑性裂纹扩展分析

根据裂尖疲劳损伤累积导致材料破坏的观点,发展了一个弹塑性疲劳裂纹扩展模型. 假设在裂纹前缘HRR场内存在一个高应变区,该区长度x*等于材料常数D、其塑性 变程是△尹,由N区朋on公式求出对应于△a*的疲劳破坏循环数N白,则疲劳裂纹扩 展速率就是x‘/N,。新模型建立了材料低周疲劳特性与弹塑性裂纹扩展规律之间的 联系。由模型计算得到的弹塑性裂纹扩展速率与实验结果的比较表明,二者吻合良 好。      

基于LS-DYNA的汽车前纵梁碰撞性能仿真研究

立足于乘员的安全保护,前纵梁是保证汽车具有良好的正面碰撞性能的重要部件。利用HyperMesh和LS-DYNA软件,对长安微型车的前纵梁的正面碰撞进行了仿真模拟,在此基础上对前纵梁的结构进了优化设计,比较了改进前、后前纵梁的吸能特性。仿真结果表明:改进后的前纵梁的碰撞特性得到了加强,从而为进一步提高整车耐撞性能提供一定的参考。     

基于Forman方程的随机疲劳长裂纹扩展概率模型

为了提高随机疲劳长裂纹扩展率预测精度, 基于Forman方程, 发展了随机疲劳长裂纹扩展概率模型及其参数测定方法, 考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响, 得到了包含存活概率曲线、置信度曲线和两者融合曲线在内的长裂纹扩展率关系曲线, 在给定应力强度因子范围内, 裂纹扩展率服从对数正态分布条件下, 采用线性回归和极大似然法测定模型参数。对铁道车辆LZ50车轴钢裂纹扩展数据分析表明, 该模型反映了材料断裂韧度对长裂纹扩展率的影响, 克服了基于Paris-Er-dogan方程的概率模型在高应力强度因子范围预测偏于危险的缺陷, 验证了该模型的合理性。