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小应力循环对C70_E型车体疲劳损伤的影响研究

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机械工程学报 2014年第10期50卷 121-126页

作者：赵方伟谢基龙北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

在北京—成都铁路通用线路上做动应力测试试验,试验车组由一辆被测试的C70E型通用敞车和一辆搭载测试设备的NX70型通用平车组成。实测得到C70E型敞车车体疲劳关键部位的应力时间历程。为更准确地研究C70E型敞车车体的疲劳强度,对比分析... 详细信息

在北京—成都铁路通用线路上做动应力测试试验,试验车组由一辆被测试的C70E型通用敞车和一辆搭载测试设备的NX70型通用平车组成。实测得到C70E型敞车车体疲劳关键部位的应力时间历程。为更准确地研究C70E型敞车车体的疲劳强度,对比分析编制应力谱时取舍应力循环的不同方法,设置不同取舍门槛值,采用雨流计数法将线路实测的时域信号转化为频域信号,编制应力谱。结合Miner线性累积损伤理论,对比分析不同门槛值求得的应力谱对应的疲劳损伤,结果表明小应力循环对车体疲劳损伤有影响。综合考虑结构强度分析的工作量和小应力循环对疲劳损伤的影响程度,以应力范围(最大应力幅值-最小应力幅值)的5%作为编制应力谱的取舍门槛值较为合理。对比各关键部位损伤值,得出车体相对比较薄弱的部位是靠近一位端侧的一位枕梁下盖板与中梁焊接部位和大横梁与侧梁焊接部位。估算C70E型敞车车体的疲劳寿命,满足650万km的设计和运行要求。

关键词：小应力循环 C70E车体应力谱疲劳损伤

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铁路凹底平车凹底架动态响应及其疲劳强度

机械工程学报 2010年第16期46卷 16-22页

作者：谢基龙张燕谢云叶北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

将有限元分析方法与多体系统动力学理论有机地结合在一起,应用于凹底平车多体系统的动态响应分析、凹底架的弹性振动分析和疲劳强度研究中。在进行轮轨接触、轨道谱以及车辆系统非线性因素等的计算、模拟基础上,基于有限元分析软件ANSYS... 详细信息

将有限元分析方法与多体系统动力学理论有机地结合在一起,应用于凹底平车多体系统的动态响应分析、凹底架的弹性振动分析和疲劳强度研究中。在进行轮轨接触、轨道谱以及车辆系统非线性因素等的计算、模拟基础上,基于有限元分析软件ANSYS,采用超单元法建立凹底架弹性体动力学方程。把有限元分析结果引入到SIMPACK动力学软件中,进而建立凹底平车的多刚体系统和刚柔耦合系统动力学模型,进行仿真计算并与试验结果对比分析,研究运行速度和悬挂参数对车辆系统动态响应的影响规律,分析凹底架的动态限界和凹底架的疲劳强度问题。分析得出,刚柔耦合多体系统动力学模型更合理。计算结果表明,重车运行过程中速度不宜过高,并要合理匹配悬挂参数,避免凹底架下平面超限界和过早疲劳破坏。

关键词：凹底平车刚柔耦合多体系统有限元分析动态响应疲劳寿命

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车轴裂纹扩展寿命的分析与计算方法

中国铁道科学 2008年第3期29卷 89-94页

作者：刘志明孙守光缪龙秀北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

在由加载条件试验得出车轴裂纹扩展规律的基础上,引入有效应力强度因子范围ΔKeff值,建立适用于各种加载条件的裂纹扩展规律模型;给出实际运用条件下初始裂纹尺寸、超偏载、轮轴压装配合导致应力集中等因素影响车轴裂纹扩展的理论分析方... 详细信息

在由加载条件试验得出车轴裂纹扩展规律的基础上,引入有效应力强度因子范围ΔKeff值,建立适用于各种加载条件的裂纹扩展规律模型;给出实际运用条件下初始裂纹尺寸、超偏载、轮轴压装配合导致应力集中等因素影响车轴裂纹扩展的理论分析方法;建立车轴裂纹扩展寿命的计算模型,并采用Romberg数值积分法和Newton-Rophson迭代法对车轴剩余寿命进行预测。运用本文给出的模型和计算方法,以RD轴轮座部为例,对不同运用工况、不同尺寸裂纹车轴的剩余寿命进行了计算分析;以某客车RC轴断轴事故为例,对车轴初始裂纹尺寸进行计算,验证了超限裂纹漏探是导致该车轴断裂的主要原因。

关键词：车轴裂纹变幅加载裂纹扩展扩展寿命计算

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高速客车空心车轴裂纹扩展特性研究

工程力学 2009年第7期26卷 232-237页

作者：周素霞谢基龙北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

分析了动车组车轴的运行环境,运用线路实测车轴动应力得到的载荷谱,对车轴进行有限元计算分析,得出了高速动车组空心车轴截面的应力分布。提出了车轴的超高周疲劳特点,同时考虑了硬物冲击或其它原因给车轴造成的意外损伤,而这种损伤很... 详细信息

分析了动车组车轴的运行环境,运用线路实测车轴动应力得到的载荷谱,对车轴进行有限元计算分析,得出了高速动车组空心车轴截面的应力分布。提出了车轴的超高周疲劳特点,同时考虑了硬物冲击或其它原因给车轴造成的意外损伤,而这种损伤很容易发展成为车轴表面裂纹。根据无损探测的发展情况,提出了初始裂纹尺寸。在此基础上,根据线弹性断裂力学理论,研究了车轴表面裂纹的应力强度因子随裂纹尺寸的变化规律,结合疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,计算了给定初始裂纹尺寸下的裂纹扩展速率和扩展寿命。得出了不同裂纹扩展到临界长度时的运行里程,给出了空心轴的检修限度的参考值。

关键词：动车组空心车轴载荷疲劳裂纹扩展特性

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多轴载荷下车轮辐板裂纹扩展特性研究

工程力学 2010年第1期27卷 41-46页

作者：周素霞肖楠谢基龙北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

针对车轮在运行过程中的典型运用工况,采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力分布,选取辐板最高应力部位作为裂纹的萌生位置。根据线弹性断裂力学理论研究了辐板裂纹在二轴载荷下的应力强度因子和T应力,最后结合Paris... 详细信息

针对车轮在运行过程中的典型运用工况,采用有限元方法数值模拟了不同运用条件下车轮的机械应力分布,选取辐板最高应力部位作为裂纹的萌生位置。根据线弹性断裂力学理论研究了辐板裂纹在二轴载荷下的应力强度因子和T应力,最后结合Paris疲劳裂纹扩展方程及裂纹扩展门槛值,得到了二轴载荷下辐板表面裂纹的扩展特性和规律。从而得出了二轴载荷条件对辐板表面裂纹扩展的影响。分析结果表明:典型工况下,车轮辐板外侧处于受压状态,内侧处于受拉状态而且变化幅值较大。车轮辐板的内外表面的应力不同,使得辐板同时承受了弯矩,并且弯矩的周向分量和径向分量近乎于正比。由于T应力的影响,车轮辐板裂纹扩展速度比不考虑此应力时的值较为偏低。分析结果对预防车轮疲劳失效、优化车轮设计、保障行车安全,具有重要意义。

关键词：车轮有限元方法多轴载荷疲劳裂纹扩展断裂力学应力强度因子

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过盈配合微动损伤的关键参数

机械工程学报 2010年第16期46卷 53-59页

作者：杨广雪谢基龙李强石长伟北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044 北京强度环境研究所北京100076

微动损伤广泛存在于各类工程机械和结构之中,接触压力、滑移幅值以及摩擦剪切力是微动损伤的重要参数。过盈连接部件在旋转弯曲载荷下,易于在接触区域产生微动损伤,降低构件的使用寿命。以过盈微动疲劳试验中的试样为研究对象,在有限元... 详细信息

微动损伤广泛存在于各类工程机械和结构之中,接触压力、滑移幅值以及摩擦剪切力是微动损伤的重要参数。过盈连接部件在旋转弯曲载荷下,易于在接触区域产生微动损伤,降低构件的使用寿命。以过盈微动疲劳试验中的试样为研究对象,在有限元软件ABAQUS中建立接触模型,充分考虑高应力梯度区和接触对网格划分的要求,同时在远离接触区域划分粗糙网格,减少计算机时。通过分布加载和改变相关参数的方法,分析套管长度、套管厚度、摩擦因数以及过盈量对接触压力、摩擦剪切力等影响规律。结果表明,轴套过盈配合承受弯曲载荷下,接触压力和摩擦剪切力沿轴向分布不均匀,随着各参数的变化而明显变化,摩擦因数、套管厚度和套管长度对接触边缘的应力奇异性有较大影响,摩擦因数显著地影响了滑移区域的大小。

关键词：过盈配合微动损伤接触压力摩擦剪切力

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4D轴货车焊接构架的疲劳强度分析方法

北京交通大学学报 2009年第1期33卷 24-27,31页

作者：杨广雪谢基龙周素霞北京交通大学结构强度检测国家级认证中心轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

以某货车厂研制的新型4D轴货车焊接整体构架为研究对象,在ANSYS9.0有限元软件中建立完整的构架三维模型,根据UIC510-3规程,分析计算构架的应力分布情况、评估其疲劳强度,得出疲劳薄弱区.采用子模型技术,对疲劳薄弱区的焊接细节结构进行... 详细信息

以某货车厂研制的新型4D轴货车焊接整体构架为研究对象,在ANSYS9.0有限元软件中建立完整的构架三维模型,根据UIC510-3规程,分析计算构架的应力分布情况、评估其疲劳强度,得出疲劳薄弱区.采用子模型技术,对疲劳薄弱区的焊接细节结构进行热点应力分析,进一步评价构架的疲劳强度.通过动应力实测编制疲劳薄弱区的应力谱,由S-N曲线和Miner累积损伤法则,预测构架的疲劳寿命.

关键词：疲劳焊接构架热点应力法应力谱

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地铁车轮踏面制动疲劳强度评价方法及应用

工程力学 2010年第9期27卷 234-239页

作者：肖楠谢基龙周素霞北京交通大学结构强度检测国家级认证中心北京交通大学轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044

地铁车轮在运用中受到与车轮转动相关的高频次轮轨载荷和频繁的闸瓦制动热负荷的联合作用,是导致车轮疲劳失效的主要原因。该文采用有限元法模拟了全程实际运营下车轮的制动热应力和轮轨机械应力,并分析了热应力与轮轨机械应力的叠加模... 详细信息

地铁车轮在运用中受到与车轮转动相关的高频次轮轨载荷和频繁的闸瓦制动热负荷的联合作用,是导致车轮疲劳失效的主要原因。该文采用有限元法模拟了全程实际运营下车轮的制动热应力和轮轨机械应力,并分析了热应力与轮轨机械应力的叠加模式,进而提出了地铁车轮疲劳强度评价的思路和方法。通过实例分析:揭示出了制动和车轮踏面磨耗量对车轮疲劳强度的影响规律。

关键词：疲劳强度地铁车轮踏面磨耗热应力轮轨机械应力

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GCr15钢超高周的疲劳行为

北京交通大学学报 2008年第4期32卷 24-27,32页

作者：李伟李强鲁连涛谢基龙北京交通大学结构强度检测国家级认证中心轨道车辆结构可靠性与运用检测技术教育部工程研究中心北京100044 西南交通大学牵引动力国家重点实验室成都610031

以GCr15钢为试验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的试验研究,用电子显微镜对试样断口进行观察.结果表明:疲劳裂纹的萌生机制可以分为两种,一种为表面裂纹萌生机制,发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移或表面夹杂引起的;另一种... 详细信息

以GCr15钢为试验材料进行旋转弯曲超高周疲劳行为的试验研究,用电子显微镜对试样断口进行观察.结果表明:疲劳裂纹的萌生机制可以分为两种,一种为表面裂纹萌生机制,发生在高应力幅短寿命区,是由试样表面晶体滑移或表面夹杂引起的;另一种为内部裂纹萌生机制,发生在低应力幅长寿命区,是由试样内部的非金属夹杂物引起的.通过对试验结果的分析和处理,描绘出了GCr15钢的S-N曲线.通过对裂纹萌生位置处尺寸参数的计算和评估,阐述了裂纹萌生于内部的破坏机理,提出了基于裂纹尺寸参数的超高周疲劳极限的推定方法.

关键词：车辆 GCr15钢超高周疲劳疲劳曲线鱼眼