轮轨疲劳损伤模拟实验研究及展望

轮轨的疲劳损伤严重影响高速重载铁路运行安全,其研究受到广泛的关注和重视.本文总结了目前轮轨疲劳损伤行为的主要研究方法,指出了模拟实验是研究轮轨疲劳损伤的一种重要手段;介绍了西南交通大学轮轨摩擦学课题组利用轮轨模拟试验机开展的系列国产轮轨材料疲劳损伤模拟实验结果,分析了影响轮轨表面疲劳裂纹损伤的关键因素,阐明了轮轨材料次表面疲劳损伤的形成与扩展规律,初步研究了低温环境对轮轨材料疲劳损伤行为的影响;最后,展望了复杂服役工况(高寒、高温、高湿、雨雪、风沙、雾霾、柳絮)下我国轮轨材料疲劳损伤研究未来需深入开展的研究内容.      

磨耗板裂纹分析和工艺改进

对公司在2004年供重庆钢厂机车（J80）、涟源钢厂机车（J81）的生产过程中发生磨耗板裂纹问题．根据裂纹发生的部位、裂纹的宏观特征，结合材质工艺特点，分析裂纹产生的原因，制定相应的工艺方案。确定工艺参数并实施。经过冷、热加工共同努力，磨耗板裂纹问题得以解决，从而保证了产品质量．满足了机车生产需要。     

基于已有数据和粒子滤波的Paris参数估计和剩余寿命预测

论文对Paris模型及其材料参数C和m以及粒子滤波的基本原理进行了介绍,基于粒子滤波算法,对30Cr2Ni4MoV钢和2024-T42铝合金这两种材料的疲劳裂纹扩展试验数据进行了计算分析.计算过程中,C和m由初始分布逐渐向真实值靠拢,降低了材料参数的不确定性,同时还得到了C和m的线性相关方程.预测得到了剩余寿命的中值和...     

横隔板弧形缺口疲劳性能试验研究

为研究正交异性钢桥面板横隔板弧形缺口易损细节的受力特性和疲劳性能,根据某钢箱梁尺寸制作了单U肋足尺模型,进行了120 kN荷载幅的疲劳试验,并分别采用热点应力法和名义应力法评估了弧形缺口焊接细节及非焊接细节的疲劳寿命.试验结果表明,足尺模型两个弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上的焊趾处分别在经历31.7万次和58.3万次的加载后出现裂纹,焊接质量是两处细节疲劳性能差异显著的原因;100万次加载后未见其他新裂纹出现.基于IIW推荐的FAT90级和F100级两条热点应力S-N曲线对焊缝端部细节进行寿命评估时,位于U肋腹板上细节的疲劳寿命分别是35.2万次和48.8万次,位于横隔板母材上细节的疲劳寿命分别是161.9万次和224.0万次;基于Eurocode 3中的71级名义应力S-N曲线评估的弧形缺口自由边细节的疲劳寿命是302.2万次.研究结果表明,弧形缺口焊缝端部位于U肋腹板上细节最易出现疲劳裂纹,实际工程中应重点关注;推荐采用IIW中的FAT90级热点应力S-N曲线对该细节疲劳寿命进行评估.     

单坡型桥梁混凝土护栏裂纹防撞性能影响分析

由于混凝土材料抗拉强度低的特点,单坡型桥梁钢筋混凝土护栏通常是带裂纹工作的。为了研究裂纹对于单坡型桥梁钢筋混凝土护栏防撞性能的影响,总结了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹特点,并进一步分析了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹的类型。在此基础上,本文采用文献资料调研、理论分析以及计算机仿真方法分析了单坡型桥梁钢筋混凝土护栏裂纹对其防护能力的影响,认为虽然混凝土材料在裂纹处不连续,但由于钢筋的存在,不会影响护栏作为纵向的连续结构整体发挥安全防护作用,因此裂纹对单坡型桥梁钢筋混凝土护栏的防护能力没有影响。本文最终通过实车碰撞试验对分析结果进行了验证。     

列车荷载下考虑道床裂纹的无砟轨道受力特性

为研究道床裂纹对无砟轨道受力的影响,根据道床裂纹的特点,基于线弹性断裂力学理论,构造20节点六面体奇异等参单元反映裂纹尖端奇异,建立含裂纹的无砟轨道空间有限元模型,分析无砟轨道的受力特性.结果表明:道床裂纹对钢轨和道床板垂向位移影响较小,对道床板中上部混凝土及钢筋受力的影响不明显,道床下层钢筋应力在裂纹处发生突变,静态和动态裂纹宽度基本相同;对于道床底面60 mm等深裂纹,在列车荷载作用下,裂纹处钢筋应力增大为未开裂时的2倍左右,裂纹张开0.017 mm.     

圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测研究

管片拼装是盾构施工过程中的关键一环。由于盾构姿态控制不当及其他因素,管片拼装错台、椭圆度失准等工程质量问题时有发生,而传统的人工抽检方法效率较低且检测范围有限,使得这些质量问题往往成为隧道结构体投入使用后的安全隐患。针对圆形盾构管片的拼装质量,采用三维激光扫描的方法,自主开发一系列包括坐标变换、非关键点剔除、边线提取、环中心拟合、径向错台计算、环向错台计算、椭圆度计算等的圆形管片点云处理算法,实现拼装管片错台和椭圆度的自动、即时、全面、精确检测。结合实际工程案例进行分析,验证圆形盾构管片拼装质量激光扫描自动检测方法的可行性。     

对货车转向架制动梁端轴采用超声波穿透检查方法的探讨

通过分析货车制动梁脱落的原因及端轴磁粉探伤检查、锤击检查法的不足之处，探讨了采用超声波穿透检查方法发现端轴裂纹及其具体作法。     

高速列车转向架构架动应力计算与疲劳全寿命预测

建立了车辆结构的刚柔耦合动力学模型, 对比了刚性构架和柔性构架的振动响应, 计算了构架的载荷谱; 分析了应力谱转化方法, 利用有限元方法与多项式拟合方法计算了构架的动应力谱; 基于动应力谱与相关标准, 运用线性累积损伤理论与疲劳裂纹扩展寿命Paris方程计算了构架的疲劳全寿命。计算结果表明: 相比于多刚体车辆系统动力学模型, 采用考虑构架柔性的车辆系统动力学模型计算的构架振动加速度响应在构架固有频率36.94~95.53Hz范围内的幅值较大, 因此, 构架的模态对振动响应的贡献显著; 将载荷谱转化为应力谱的多项式拟合方法与瞬态分析方法相比较, 应力误差最大值为1.16MPa, 相对最大误差为3%, 满足工程分析5%的计算精度要求; 基于疲劳损伤理论计算的可靠度为95%的构架疲劳寿命为1.82×10⁶ km; 构架危险关注点裂纹由1mm扩展到2mm的寿命为1.76×10⁶ km, 满足中国高速列车车辆检修标准中制定的五级检修周期为1.2×10⁶ km的要求。可见, 构架模态参与下的动态应力谱计算方法与构架的疲劳全寿命预测方法可靠, 有益于构架的动态设计与维修周期的制定。     

船用高锰奥氏体钢临界CTOD仿真计算

裂尖张开位移（CTOD）是一个评价高韧性钢断裂韧度的重要指标,研究其仿真计算方法,有助于提升高锰奥氏体低温钢在船舶行业应用的安全性。通过三点弯曲试验得到高锰奥氏体低温钢的临界裂纹尖端张开位移及对应的最大裂纹张开位移,采用一种基于蛛网状网格的有限元方法对裂尖张开位移进行计算,并研究了网格参数对裂尖张开位移仿真结果的影响。通过仿真与试验结果的对比,验证了裂尖张开位移计算方法的准确性,从而为采用有限元方法计算船用高锰奥氏体低温钢的裂尖张开位移提供参考。