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高速列车智能轮对应力谱测试及车轴裂纹扩展寿命分析

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第5期53卷 1955-1964页

作者：王文静闫瑞国丁然张振先沙淼单巍北京交通大学载运工具先进制造与测控技术教育部重点实验室北京100044 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266111 中车长春轨道客车股份有限公司吉林长春130062 中国国家铁路集团有限公司北京100844

采用智能轮对在京沪高铁开展时速为350 km/h的高速列车的车轴动应力试验,测试里程达90余万km,建立实际运行状态下车轴关键截面的应力谱,基于测试结果分析上下行线路、速度等因素对车轴应力谱的影响,并根据极值理论建立用于评价车轴超声... 详细信息

采用智能轮对在京沪高铁开展时速为350 km/h的高速列车的车轴动应力试验,测试里程达90余万km,建立实际运行状态下车轴关键截面的应力谱,基于测试结果分析上下行线路、速度等因素对车轴应力谱的影响,并根据极值理论建立用于评价车轴超声探伤间隔的140万km台架试验谱,分别采用Paris公式与NASGRO方程预测140万km台架试验谱作用下卸荷槽区域裂纹扩展寿命,并通过车轴裂纹扩展台架试验进行验证。研究结果表明:高速列车动力车轴最大应力截面为卸荷槽根部截面,最大应力幅值为119 MPa;当车轴为导向轴时,其应力谱的应力极值与等效应力比作为非导向轴时增大约7%;随外推里程增加,车轴应力谱极值逐渐趋于稳定,140万km及1500万km外推应力谱的应力极值分别为121 MPa与127 MPa;初始深度为7.0 mm的半椭圆裂纹在台架试验140万km试验谱加载下扩展至7.5 mm,分别使用Paris公式与NASGRO方程进行数值分析时,裂纹深度由7.0 mm分别扩展至9.1 mm与7.7 mm,可知将Paris公式与NASGRO方程用于评估车轴剩余寿命时均具有保守性,NASGRO方程计算结果更接近试验值。

关键词：高速列车车轴动应力台架试验谱极值理论裂纹扩展寿命

核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的研究

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机械工程学报 2015年第22期51卷 152-158页

作者：史进渊上海发电设备成套设计研究院上海200240

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳... 详细信息

提出核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命的计算与评定方法。介绍核电汽轮机转子的低周疲劳与高周疲劳的应力幅与应力范围、低周疲劳裂纹扩展寿命与高周疲劳扩展寿命的计算方法。给出了核电汽轮机转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展日历寿命的计算与评定方法,以及1 000 MW级核电汽轮机焊接低压转子疲劳裂纹扩展日历寿命的计算与改进的应用实例。结果表明,高周疲劳对汽轮机转子疲劳裂纹扩展日历寿命有比较大的影响,新研制核电汽轮机的转子结构设计和在役核电汽轮机的转子安全性评定,需要评估转子在低周疲劳与高周疲劳交互作用下裂纹扩展寿命。

关键词：核电汽轮机转子裂纹扩展寿命低周疲劳高周疲劳

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动车组铸钢制动盘裂纹扩展寿命预测

机械工程学报 2018年第24期54卷 154-159页

作者：周素霞赵兴晗孙晨龙孙锐北京建筑大学机电与车辆工程学院北京100044 北京建筑大学城市轨道交通车辆服役性能保障北京市重点实验室北京100044

为研究动车组铸钢制动盘出现裂纹后裂纹扩展速率和扩展寿命,根据制动盘材料参数,使用ANSYS软件建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,采用间接耦合方法计算制动盘的温度场和应力场,得到在动车组速度为300 km/h的工况下,裂纹处的温度为3... 详细信息

为研究动车组铸钢制动盘出现裂纹后裂纹扩展速率和扩展寿命,根据制动盘材料参数,使用ANSYS软件建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,采用间接耦合方法计算制动盘的温度场和应力场,得到在动车组速度为300 km/h的工况下,裂纹处的温度为355.33℃。以温度计算结果作为初始载荷计算制动盘热应力,制动盘最大热应力为899MPa,盘面裂纹处的应力为501 MPa。并将计算结果作为计算制动盘的载荷输入到NASGRO中,对裂纹扩展速率和扩展寿命进行计算和分析。计算和分析结果表明,此材料制动盘径向裂纹长度尖端处的应力强度因子和扩展速率均高于深度尖端处;计算得出制动盘裂纹扩展寿命为制动48 831次,为该制动盘的使用提供参考。

关键词：制动盘裂纹扩展寿命热应力应力强度因子 NASGRO

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基于损伤演化的裂纹扩展寿命简化计算方法

船舶力学 2014年第7期18卷 815-820页

作者：陈沙古黄进浩万正权卞如冈中国船舶科学研究中心江苏无锡214082

文章结合低周疲劳试验数据,在能量损伤理论、损伤度弹性模量度量法,以及简化的椭圆形裂纹形状扩展模型的基础上提出了一种基于损伤演化的疲劳裂纹扩展寿命简化计算方法。目前疲劳裂纹扩展寿命预测的基础是基于断裂力学的Paris公式,鉴于... 详细信息

文章结合低周疲劳试验数据,在能量损伤理论、损伤度弹性模量度量法,以及简化的椭圆形裂纹形状扩展模型的基础上提出了一种基于损伤演化的疲劳裂纹扩展寿命简化计算方法。目前疲劳裂纹扩展寿命预测的基础是基于断裂力学的Paris公式,鉴于基于应变—寿命曲线的疲劳损伤演化与基于断裂力学的裂纹扩展本质上的一致性,文章提出的简化计算方法不但具有明确的物理意义,也对评估裂纹扩展寿命提出了一种基于损伤力学的新视角。同时,文中也对某船用高强度钢进行了算例计算和分析。结果表明,该方法计算过程便捷,在船舶工程结构寿命评估方面存在一定的实用价值。

关键词：能量损伤理论损伤度损伤演化裂纹扩展寿命

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钩尾框尾部弯角疲劳裂纹扩展寿命预测研究

铁道学报 2002年第5期24卷 42-46页

作者：刘青峰谢基龙缪龙秀袁祖贻北方交通大学机械与电子控制工程学院北京100044

提出了一种预测工程构件疲劳裂纹扩展寿命的方法。应用能量释放率理论,通过3维子模型有限元技术,计算工程构件疲劳裂纹尖端的应力强度因子,由Paris公式预测工程构件在实际载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命。采用该方法预测的13号车钩钩尾框... 详细信息

提出了一种预测工程构件疲劳裂纹扩展寿命的方法。应用能量释放率理论,通过3维子模型有限元技术,计算工程构件疲劳裂纹尖端的应力强度因子,由Paris公式预测工程构件在实际载荷谱下的疲劳裂纹扩展寿命。采用该方法预测的13号车钩钩尾框尾部弯角疲劳裂纹扩展寿命与实际检修统计结果一致。

关键词：钩尾框裂纹扩展寿命能量释放率子模型有限元技术铁路车钩缓冲装置工程构件

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结构载荷加重系数对疲劳裂纹扩展寿命的影响

机械强度 2014年第2期36卷 280-284页

作者：张侃严文伟陈莉董登科中国飞机强度研究所西安710065

介绍飞机结构载荷加重方法,通过经典疲劳裂纹扩展公式推导出载荷加重系数与寿命之间的关系。规划了变幅载荷谱和常幅谱两种谱型,分别通过载荷加重系数(1.05、1.1、1.15、1.2、1.3、1.4)在两种类型的试验件上进行试验验证。试验结果表明... 详细信息

介绍飞机结构载荷加重方法,通过经典疲劳裂纹扩展公式推导出载荷加重系数与寿命之间的关系。规划了变幅载荷谱和常幅谱两种谱型,分别通过载荷加重系数(1.05、1.1、1.15、1.2、1.3、1.4)在两种类型的试验件上进行试验验证。试验结果表明:在常幅载荷下,预测结果与试验结果吻合很好;变幅载荷谱下的结果虽没有常幅载荷下的结果理想,但误差范围比较小。通过载荷加重,能够大量缩短试验时间,并通过有效关系导出原谱下的裂纹扩展寿命。

关键词：载荷加重裂纹扩展寿命变幅载荷谱常幅载荷谱

不同结构参数对7075铝合金耳片疲劳裂纹扩展寿命的影响

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机械强度 2021年第6期43卷 1430-1435页

作者：周松王宏达回丽杨文军邸军沈阳航空航天大学机电工程学院沈阳110136 沈阳航空航天大学航空制造工艺数字化国防重点学科实验室沈阳110136

为探索不同结构参数对飞机耳片疲劳裂纹扩展寿命的影响,采用数值模拟与试验相结合的方法,分别对不同结构参数7075铝合金耳片试样进行疲劳试验,基于Abaqus软件建立了不同结构耳片的三维应力强度因子计算模型,并将有限元解和实验结果、解... 详细信息

为探索不同结构参数对飞机耳片疲劳裂纹扩展寿命的影响,采用数值模拟与试验相结合的方法,分别对不同结构参数7075铝合金耳片试样进行疲劳试验,基于Abaqus软件建立了不同结构耳片的三维应力强度因子计算模型,并将有限元解和实验结果、解析值比较验证了该模型的准确性。最后,通过Paris公式和断裂力学方法计算比较了各结构参数耳片的裂纹扩展寿命。研究结果表明,在相同应力下,随着锥度角的增大,耳片疲劳裂纹扩展寿命迅速增加,而底部倒角对其几乎不产生影响。

关键词：耳片铝合金锥度角底部倒角裂纹扩展寿命

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机身对接修理构型疲劳与裂纹扩展寿命研究

应用力学学报 2023年第6期40卷 1257-1262页

作者：邹君柴崇博董登科常文魁冯振宇中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300 中国飞机强度研究所西安710065

基于三维有限元分析结果,提出了机身对接修理构型的疲劳与裂纹扩展寿命快速评估方法。考虑摩擦及铆钉预紧力,建立了不同修理构型三维有限元模型。基于计算结果得到了铆钉钉载随孔边裂纹长度变化的函数表达式。基于权函数法提出了对接构... 详细信息

基于三维有限元分析结果,提出了机身对接修理构型的疲劳与裂纹扩展寿命快速评估方法。考虑摩擦及铆钉预紧力,建立了不同修理构型三维有限元模型。基于计算结果得到了铆钉钉载随孔边裂纹长度变化的函数表达式。基于权函数法提出了对接构型孔边裂纹应力强度因子快速分析方法,并建立了相应的裂纹扩展寿命分析方法。对4种不同对接修理构型进行疲劳和裂纹扩展寿命分析,结果表明:危险位置均位于蒙皮头排铆钉,不同修理构型的头排铆钉钉载差异较大;增加铆钉排数和阶梯状布置加强板可降低头排铆钉钉载;减小头排铆钉钉载可显著提高疲劳寿命,但对裂纹扩展寿命改善效果较小。

关键词：对接构型疲劳寿命裂纹扩展寿命铆接修理快速评估

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涡轮盘裂纹扩展寿命可靠性灵敏度分析

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2009年第3期28卷 456-458页

作者：史彦敏辽宁石化职业技术学院辽宁锦州121003

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了某型涡轮盘可靠性灵敏度问题,在随机参数概率分布已知的情况下,以Pairs-Erdogan裂纹扩展模型为基础,应用随机摄动理论、矩技术,讨论了某型涡轮盘的可靠性灵敏度问题,并且将提出方法所得... 详细信息

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了某型涡轮盘可靠性灵敏度问题,在随机参数概率分布已知的情况下,以Pairs-Erdogan裂纹扩展模型为基础,应用随机摄动理论、矩技术,讨论了某型涡轮盘的可靠性灵敏度问题,并且将提出方法所得的数值分析结果与Monte-Carlo方法计算的结果进行对比验证。给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对涡轮盘可靠性的影响,为涡轮盘的可靠性设计提供了理论依据。

关键词：随机参数裂纹扩展寿命随机摄动可靠性灵敏度