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基于谱载荷的高速列车转向架构架的疲劳强度

西南交通大学学报 2006年第3期41卷 381-385页

作者：米彩盈李芾西南交通大学院机械工程学院四川成都610031

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命,提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法.这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级,用有限元法确定构架在每级载荷作用... 详细信息

为了有效地预测高速列车转向架构架的疲劳强度或寿命,提出了一种基于试验谱载荷的疲劳强度预测方法.这种方法是用雨流计数法对UIC515-4和UIC615-4规定的构架疲劳强度试验载荷和载荷循环次数进行分级,用有限元法确定构架在每级载荷作用下的应力分布,将多轴应力转化为单轴应力,根据Palmgren-M iner线性累积损伤准则计算构架的等效应力,利用S-N疲劳曲线预测构架的疲劳强度或寿命.算例表明,采用该预测方法计算的高速列车转向架构架的疲劳强度与现有文献的结果一致.

关键词：高速列车构架谱载荷疲劳强度多轴应力单轴应力

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谱载荷下疲劳裂纹扩展随机规律的实验研究

实验力学 2000年第1期15卷 76-82页

作者：张建宇赵丽滨费斌军刘文王廷北京航空航天大学固体力学研究所北京100083

简要介绍了谱载荷下疲劳裂纹扩展试验的理论基础、方法和过程 .讨论了各种数据处理方法对参数估计的影响 ,研究了疲劳裂纹扩展的随机规律 .由试验得到的疲劳裂纹扩展试验数据估计了裂纹扩展方程的参数 ,计算出结构可靠度曲线 .通过对试... 详细信息

简要介绍了谱载荷下疲劳裂纹扩展试验的理论基础、方法和过程 .讨论了各种数据处理方法对参数估计的影响 ,研究了疲劳裂纹扩展的随机规律 .由试验得到的疲劳裂纹扩展试验数据估计了裂纹扩展方程的参数 ,计算出结构可靠度曲线 .通过对试验结果的分析验证了以下结论 :以时间为参量的裂纹扩展随机过程模型和以裂纹长度为参量的模型在一定条件下是统一的 ;数据处理方法的选择与可靠性分析的结果有密切的联系 ;裂纹扩展寿命受裂纹扩展随机过程相关性的影响 .

关键词：裂纹扩展参数估计谱载荷疲劳随机规律

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谱载荷下的短裂纹扩展规律及疲劳损伤的研究

金属学报 1995年第10期31卷 A479-A484页

作者：张广平臧启山王中光中国科学院金属研究所材料疲劳与断裂国家重点实验室

本文研究了一种谱载荷作用下的短裂纹扩展规律，并对谱载荷下的疲劳损伤进行了预测与分析。实验发现：谱载荷下的单边穿透短裂纹和缺口短裂纹都能够在长裂纹的门槛值以下以较高的速率扩展，表现出与常幅下短裂纹相似的扩展规律．但谱载... 详细信息

本文研究了一种谱载荷作用下的短裂纹扩展规律，并对谱载荷下的疲劳损伤进行了预测与分析。实验发现：谱载荷下的单边穿透短裂纹和缺口短裂纹都能够在长裂纹的门槛值以下以较高的速率扩展，表现出与常幅下短裂纹相似的扩展规律．但谱载荷下的短裂纹扩展速率略低于常幅下的短裂纹扩展速率，谱载荷下长裂纹的扩展速率远低于常幅下长裂纹的扩展速率．利用特征值方法和常幅疲劳实验预测了冰载荷谱下的疲劳损伤，提出了预测冰载荷谱下的疲劳损伤较为合理的方法。

关键词：谱载荷短裂纹扩展速率疲劳损伤管线钢

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谱载荷下疲劳寿命的累积破坏率法研究

力学与实践 2000年第3期22卷 22-24页

作者：丁群郑晓阳谢基龙北方交通大学机械系北京100044

提出一种新的估算谱载荷下疲劳寿命的方法，即累积破坏率法，该方法根据等幅试验结果，推导出母体的特性，从而利用累积破坏率法估算谱载荷下的疲劳寿命．该方法简便实用，其预测能力明显优于其它方法．

关键词：谱载荷疲劳寿命累积破坏率法

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农机焊接件在谱载荷作用下的疲劳寿命估算

农业机械学报 1991年第2期22卷 82-88页

作者：陈龙刘星荣江苏工学院

本文根据线性累积损伤理论,给出了农机焊接件在谱载荷作用下的寿命估算方法。作者认为:对于农机焊接件,其疲劳寿命主要由应力集中所决定,如果一个应力集中源处在另一个应力集中源的影响区域内,应力集中系数近似为两个应力集中源单独存... 详细信息

本文根据线性累积损伤理论,给出了农机焊接件在谱载荷作用下的寿命估算方法。作者认为:对于农机焊接件,其疲劳寿命主要由应力集中所决定,如果一个应力集中源处在另一个应力集中源的影响区域内,应力集中系数近似为两个应力集中源单独存在时的应力集中系数的乘积。这使计算结果更接近于实际焊接件的使用寿命,本文最后给出这种方法在上海-50拖拉机驾驶室焊接骨架设计中的应用,计算结果与室内疲劳试验结果相吻合。

关键词：农机焊接件谱载荷疲劳寿命

SiCf/Ti复合材料在谱载荷下的疲劳力学性能研究

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SiCf/Ti复合材料在谱载荷下的疲劳力学性能研究

作者：刘炎南京航空航天大学

学位级别：硕士

SiC/Ti复合材料由于其比强度高、抗疲劳性能好等优异性能,已逐渐成为航空涡扇发动机高性能中温部件的重要候选材料。目前国内外对于SiCf/Ti复合材料的疲劳研究多集中于常幅载荷,但材料在服役过程中,经历的载荷是随机变化的谱载荷。谱载... 详细信息

SiC/Ti复合材料由于其比强度高、抗疲劳性能好等优异性能,已逐渐成为航空涡扇发动机高性能中温部件的重要候选材料。目前国内外对于SiCf/Ti复合材料的疲劳研究多集中于常幅载荷,但材料在服役过程中,经历的载荷是随机变化的谱载荷。谱载荷下复合材料多种损伤形式共存,失效机理十分复杂。本论文将围绕SiC/Ti复合材料在谱载荷下的疲劳力学性能展开研究,主要研究内容包括:(1)开展了SiC/Ti复合材料轴向拉伸和谱载荷疲劳试验,分析了SiC/Ti6242复合材料的失效机理。SiC/Ti6242复合材料疲劳裂纹首先萌生于脆性界面反应层,裂纹一部分沿界面扩展,造成界面脱粘,一部分向纤维扩展,造成纤维断裂,纤维断裂后基体随即断裂。(2)建立了SiC/Ti复合材料在谱载荷下的细观力学模型,该模型考虑了基体裂纹长度和基体塑性变形的影响。在谱载荷下,载荷历程控制界面滑移区的分布;此外,基体的塑性变形对界面滑移区的长度也会产生影响,基体屈服在加载时会阻碍界面脱粘,在卸载时会促进界面脱粘。(3)研究了纤维断裂、基体开裂、界面磨损随谱载荷循环数的演变规律,建立了各损伤在谱载荷下的疲劳损伤模型。相对于金属材料,复合材料中纤维的存在会降低基体裂纹扩展速率,高载也会使后续低载下的基体裂纹扩展速率减小。(4)结合细观力学模型和疲劳损伤模型,对SiC/Ti基复合材料在谱载荷下疲劳力学性能进行了模拟并与试验对比。基体塑性屈服不仅与基体屈服强度有关,与复合材料的抗拉强度也有关。SiC/Ti复合材料在较高峰值的谱载荷下应力-应变曲线没有迟滞现象,在中等载荷下存在迟滞现象。

关键词： SiCf/Ti复合材料谱载荷基体屈服高载疲劳力学性能

基于谱载荷的城市轨道车辆转向架构架焊缝疲劳损伤研究

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基于谱载荷的城市轨道车辆转向架构架焊缝疲劳损伤研究

作者：王皓宇西南交通大学

学位级别：硕士

随着城市轨道交通运输在我国城市交通中的占比越来越大,对城市轨道车辆的相关设计要求也越来越苛刻,特别是对城市轨道车辆转向架的构架结构,其不仅承担来自车体的各向载荷,还传递着轨道车辆的牵引和制动载荷,转向架构架结构如果在运行... 详细信息

随着城市轨道交通运输在我国城市交通中的占比越来越大,对城市轨道车辆的相关设计要求也越来越苛刻,特别是对城市轨道车辆转向架的构架结构,其不仅承担来自车体的各向载荷,还传递着轨道车辆的牵引和制动载荷,转向架构架结构如果在运行中出现疲劳失效,将会对乘客的生命和财产安全产生重大威胁。因此,对城市轨道车辆转向架焊接构架的疲劳强度研究是转向架设计的重点和难点,疲劳强度评估的结果为其结构疲劳性能评定的重要指标。目前,在工程实践中,对承载结构疲劳强度评估的工程方法主要分为两类,即基于无限寿命设计的疲劳强度评估和基于有限寿命设计的疲劳强度累积损伤计算,前者采用Smith形式和Haigh形式的Goodman疲劳极限图或者MKJ图,后者采用基于S-N曲线的Miner线性疲劳累积损伤理论。两种疲劳强度评估方法均被相关结构疲劳强度评估标准所采用,如轨道交通行业常用的DVS1612标准、IIW规范、BS7608标准和EN1993-1-9标准。针对城市轨道车辆转向架焊接构架计算工况数量多的特点,采用Tcl/Tk语言对Hyper Mesh软件进行二次开发,通过调用载荷加载的相关API函数,实现转向架构架载荷加载的程序化;对于疲劳强度计算中所采用的转向架构架焊缝局部应力张量的求解,通过编写APDL语言程序,建立转向架构架焊缝结构的局部坐标系,并给出各程序的流程图;基于弹性力学理论,编写FORTRAN语言程序求解转向架构架焊缝结构局部应力张量。以某城市轨道车辆转向架构架为研究对象,结合EN13749标准和VDV152标准的强度分析载荷工况,对转向架构架进行应力分析;针对ERRI B12/RP17报告中提出的疲劳强度评估方法,结合UIC510-5标准,对结构疲劳强度评估采用的“投影法”进行数学推导,并基于“投影法”对转向架构架的焊缝和母材进行疲劳强度评估,用于验证基于有限寿命设计的疲劳强度评估的合理性。为适应设计要求,将相关标准的计算载荷转化为疲劳强度评估的谱载荷,分别基于BS7608标准和EN1993-1-9标准的疲劳评估方法,对转向架构架焊缝结构进行线性累积损伤计算,并对两种评估结果进行对比分析。最后对比“投影法”和两种线性累积损伤法的疲劳强度评估结果,并给出适用于工程实际的城市轨道转向架构架焊缝疲劳强度评估的工作流程。结果表明:对城市轨道转向架构架焊缝进行疲劳强度评估时,采用“投影法”与采用线性累积损伤所评估的危险位置基本一致,且采用“投影法”的评估值最保守,基于BS7608标准的评估值较保守,基于EN1993-1-9标准的评估值与疲劳强度分项系数有关。

关键词：焊接构架疲劳强度累积损伤谱载荷

谱载荷下裂纹扩展计算模型及其在真实飞行谱中的应用

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材料工程 1982年第S2期 23-30页

作者：张永奎顾明达颜呜皋北京航空材料研究所山西大学

本文讨论了复杂谱载荷作用下裂纹扩展寿命预测的问题,选择了到目前为止功能较强的两种裂纹扩展模型:修正的广义的Willenborg模型和修正的Maarse模型;并对这两个模型就塑性区计算与超载延缓区计算等方面作了改进。将本文改进后的上述两... 详细信息

本文讨论了复杂谱载荷作用下裂纹扩展寿命预测的问题,选择了到目前为止功能较强的两种裂纹扩展模型:修正的广义的Willenborg模型和修正的Maarse模型;并对这两个模型就塑性区计算与超载延缓区计算等方面作了改进。将本文改进后的上述两个模型应用于歼击机真实飞行谱载荷下裂纹扩展寿命的计算,计算结果与实验结果的比较表明:经本文改进后的模型功能强、精度较高、使用方便,可推广应用于各种复杂谱载荷下疲劳裂纹扩展预测的工程实践中去。

关键词：谱载荷歼击机空中战斗机裂纹扩展模型裂纹扩展寿命航空运动飞行

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谱载荷下疲劳裂纹扩展的各种模型的评述

航空学报 1987年第2期 11-18页

作者：斯而健上海飞机设计研究所

本文对谱载荷下预测疲劳裂纹扩展的各种模型作了综合介绍及评述。对十余年来国内外学者提出的有代表性的载荷相互作用模型的基本原理、特征参数、主要的计算公式及优缺点等列表作了此较,并对模型的选择原则、计算精度与经济性进行了讨论。

关键词：代表性谱载荷加速效应疲劳裂纹扩展