高速重载列车关键结构材料疲劳断裂可靠性数据构建方法

1研究的意义 “高速”关系到人民出行是否方便和快捷,“重载”则关系到中国国民经济运转的顺畅、物价水平的高低和社会民生的和谐。中国已拟定高速铁路发展宏伟规划：2004年1月,国务院审议通过了《中长期铁路网规划》,正式批准建设11条客运专线。到2008年约建设6800km,接近现今世界高速铁路总里程（约7000km）;到2020年,建成四横、四纵高速铁路网,     

随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型

为实现在全应力强度因子范围合理进行结构安全性分析,提出了概全门槛值和断裂韧度的随机疲劳长裂纹扩展率的新概率模型。考虑了平均应力效应,以给定应力强度因子下裂纹扩展率服从对数正态分布为基础,考虑数据分散性规律和试样数量对概率评价的影响,将存活概率和置信度相融合,由线性回归结合极大似然原理确定概率模型的参数。通过对铁道车辆LZ50车轴钢试验数据的分析表明,模型从数学上良好描述了疲劳长裂纹从裂纹启裂到瞬时断裂的整个随机过程,比较Paris、Elber和Forman模型拟合试验数据表明,该模型相关系数最大,拟合效果最好。     

16MnR钢的延拓疲劳裂纹扩展率曲线

从改进近门槛区与Paris区拟合效果和进一步利用试验信息的角度，对Paris公式进行了修正．合理地延拓裂纹扩展率曲线到快速扩展区，进而得到能够反映材料在不同区域裂纹扩展规律的完整疲劳裂纹扩展率曲线．并通过16MnR钢的试验数据分析和PW-200型客车转向架关键部位的裂纹扩展寿命估算进行了验证。     

16MnR钢焊接头的延拓概率疲劳S-N曲线

针对16MnR钢焊接头,利用现有不同试验条件下的中短寿命试验数据,采用2m-1指数法,延拓概率疲劳S-N曲线到长寿命范围.基于Basquin关系,得到包含存活概率曲线、置信度曲线和两者融合曲线在内的延拓概率疲劳曲线,在中短寿命范围对试验数据有良好的拟合效果,在延拓阶段可对长寿命范围作近似预测.该方法可近似合理地对曲线进行延拓,较直接利用中短寿命S-N曲线延长到长寿命范围的直接法更为合理,结果表明,该方法是可行的.     

现用米轨货车橡胶缓冲器性能研究

对现有米轨货车用橡胶缓冲器性能进行了试验研究，以查明其使用效果不理想的原因，并为开发合适的缓冲器提供依据．试验结果表明，抗压模量过大和结构不合理是现用缓冲器性能不良的2个根本原因，导致冲击力、容量和质量过大、许用行程和吸收率过低、使用寿命低、缓冲效果差．此外，它们的制造与维修成本高，不宜作为米轨货车橡胶缓冲器的定型产品．     

基于虚拟现实的远程操作在物料搬运机械系统中的应用展望

有毒,危险品的装卸和把人从恶劣环境下解放出来并提高工作效率是当前物料搬运中有待于解决的难题。基于虚拟现实的远程操作技术是解决这一问题的有效途径之一。本文探讨了这一技术应用于物料搬运机械和系统的方法,重点讨论了其中具有沉浸感的人机接口,场景表达,体系生成和控制技术等方面的问题。     

应力-强度相关性干涉的静态和动态可靠度计算模型

为解决机械零件可靠度计算中的应力-强度相关性干涉问题,根据两者负相关结构,运用Copula函数的相关性理论,建立了静态和动态应力-强度相关性干涉模型.根据综合应力和综合强度各构建分量之间的正相关性,给出了确定其分布的算法和估计相关程度参数的方法.分析了相关程度参数的变化对相关性模型中Copula函数的影响.结果表明,机械零件的可靠度随相关程度参数动态连续变化,下界与应力-强度完全负相关对应,上界与应力-强度独立对应.在算例条件下,传统独立模型比静态应力-强度相关性干涉模型计算的可靠度偏高2.18%.     

N1004型铁路救援起重机的轮轨垂向作用力分析

建立了N1004型救援起重机-轨道系统垂向振动耦合动力学模型，分析了该机正常救援作业轮轨作用力。模型将起重机简化为自由度等于20的多刚体系统，应用振型分解法把钢轨简化为Euler-Bernoulli梁，轨枕和道床也当量离散化为多体系统，通过Hertz非线性接触理论将救援起重机和轨道系统联系在一起。计算结果表明，该特种车辆的轮轨接触力大于一般铁路车辆的试验值。     

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。     

基于Monte Carlo模拟的概率疲劳S-N曲线修正

系统介绍了服从客观疲劳分散性规律、保证服役范围预测合理的概率疲劳s_a-N曲线的科学原则与方法,包括保证高应力幅范围疲劳寿命均方差为正、科学确定概率疲劳s_a-N曲线的极大似然法,以及把概率疲劳s_a-N曲线合理延续到超长寿命范围的"协同概率外推法"和不完善疲劳可靠性数据的重构法。根据收集到的42CrMo合金结构钢旋转弯曲疲劳极限数据,应用Monte Carlo模拟法,同时考虑置信度和超长寿命范围,且控制样本数在5~15范围,从而实现了试验数据与统计参数的高精度重构还原。