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三维应力奇异单元自动生成的通用算法

北京交通大学学报 2009年第1期33卷 62-65页

作者：赵怀瑞李强张向前宋占勋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 河南商电铝业集团商丘476000

用1/4奇异单元模拟裂纹尖端奇异性已经成为断裂力学数值计算的重要手段.目前三维奇异单元主要是靠人工手动生成奇异节点,然后再生成单元,这种方法工作量大、效率低,尤其是对复杂结构或裂纹形状更是难以实现.这里研究了各种形状三维奇异... 详细信息

用1/4奇异单元模拟裂纹尖端奇异性已经成为断裂力学数值计算的重要手段.目前三维奇异单元主要是靠人工手动生成奇异节点,然后再生成单元,这种方法工作量大、效率低,尤其是对复杂结构或裂纹形状更是难以实现.这里研究了各种形状三维奇异单元自动化生成的通用算法,并编制了计算程序,最后通过算例验证了算法的正确性.

关键词：算法奇异单元自动化生成应力强度因子断裂力学

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基于实测应力的动车组制动盘盘毂服役特性

中国铁道科学 2021年第1期42卷 105-115页

作者：薛海胡李军李强兰州交通大学机电工程学院甘肃兰州730070 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

针对仿真或仅考虑紧急制动状态下动车组制动盘盘毂安全性分析中存在的不足,基于盘毂应力在线测试,分析动车组高速运行和不同制动方式下盘毂的频谱特性和成分特性;考虑应力集中,根据静力等效原则进行毂齿根部的应力线性化,分析不同制动... 详细信息

针对仿真或仅考虑紧急制动状态下动车组制动盘盘毂安全性分析中存在的不足,基于盘毂应力在线测试,分析动车组高速运行和不同制动方式下盘毂的频谱特性和成分特性;考虑应力集中,根据静力等效原则进行毂齿根部的应力线性化,分析不同制动方式对盘毂疲劳损伤的影响;采用指数模型拟合和核密度估计相结合的方法,推理97.5%置信度下的盘毂实测应力谱,并考虑车轮镟修前后盘毂损伤演化和材料强度退化,评估盘毂服役安全性。结果表明:盘毂载荷振动频率主要分布在0~71 Hz和341~680 Hz频带,车轮镟修可有效降低341~518 Hz频带内的载荷振动、消除518~680 Hz频带内的载荷振动;动车组高速运行和车轮状态不良是造成盘毂损伤的主要原因;若按盘毂服役寿命为1500万km计算,盘毂疲劳薄弱区的等效应力为37.4 MPa,累积损伤为0.61,该结果可为盘毂的结构设计和检修维护策略制定提供依据。

关键词：动车组盘毂频谱等效应力应力线性化核密度估计强度退化

CRH2-300型动车转向架构架垂向斜对称载荷识别

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北京交通大学学报 2009年第1期33卷 1-4,9页

作者：刘志明刘业博袁金荣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

采用准静态法对CRH2-300动车组动车转向架构架垂向斜对称动载荷进行识别,通过ANSYS有限元软件,分析计算载荷识别敏感部位以确定其识别点,进而建立载荷识别方程.根据京津客运专线实测数据,得出垂向斜对称动载荷最大值,并编制了载荷谱.为... 详细信息

采用准静态法对CRH2-300动车组动车转向架构架垂向斜对称动载荷进行识别,通过ANSYS有限元软件,分析计算载荷识别敏感部位以确定其识别点,进而建立载荷识别方程.根据京津客运专线实测数据,得出垂向斜对称动载荷最大值,并编制了载荷谱.为准确评价动车组转向架疲劳强度提供依据.

关键词：转向架有限元模型动载荷识别

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CRH2动车转向架构架疲劳强度分析

北京交通大学学报 2009年第1期33卷 5-9页

作者：王文静刘志明李强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

针对CRH2动车组动车转向架焊接构架,从模拟计算和线路实测两方面得到构架上关键部位的等效应力,并依据JIS E 4207规范进行了静强度和疲劳强度评估.两种分析结果的比较表明,各关键点的实测等效应力均小于计算值,这为正确使用规范以及制... 详细信息

针对CRH2动车组动车转向架焊接构架,从模拟计算和线路实测两方面得到构架上关键部位的等效应力,并依据JIS E 4207规范进行了静强度和疲劳强度评估.两种分析结果的比较表明,各关键点的实测等效应力均小于计算值,这为正确使用规范以及制定符合我国线路条件的设计规范提供了依据.

关键词：疲劳动车组CRH2 构架有限元

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动车组车轮强度标准与分析方法

北京交通大学学报 2009年第1期33卷 15-19页

作者：何莹刘志明胡宝义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

在分析了国内外车轮相关标准的基础上,提出了一套具有结构静强度计算、评定及疲劳强度分析的高速动车组车轮强度的分析方法,应用UIC510-5标准,对CRH5型动车组新车轮和磨耗车轮进行了全面的强度分析,并对计算结果进行了后处理及强度评价.

关键词：车轮动车组强度

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空心车轴不同深度表面裂纹应力强度因子研究

计算力学学报 2010年第4期27卷 704-710页

作者：周素霞张俊清谢基龙北京建筑工程学院机电与汽车工程学院北京100044 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

分析了空心车轴的旋转弯曲载荷的特点,建立了空心轴表面周向半椭圆裂纹的模型,给出了半椭圆裂纹的构形参数定义,即形状比、深度比和裂纹前缘相对位置。采用四分之一20节点等参退化奇异单元,通过有限元计算,模拟裂纹前沿的应力奇异性。... 详细信息

分析了空心车轴的旋转弯曲载荷的特点,建立了空心轴表面周向半椭圆裂纹的模型,给出了半椭圆裂纹的构形参数定义,即形状比、深度比和裂纹前缘相对位置。采用四分之一20节点等参退化奇异单元,通过有限元计算,模拟裂纹前沿的应力奇异性。在此基础上,计算了裂纹前缘表面点和中心点的应力强度因子随着裂纹扩展深度和旋转角度的变化。计算结果表明,对于给定的裂纹构形,在车轴的一个载荷循环中,裂纹前缘同一相对位置的应力强度因子是不断变化的,不同位置的应力强度因子在达到最大值的角度也是不同的,这就导致了裂纹前缘表面点在一些角度下的扩展是不对称的。这些结果为进一步研究空心轴表面裂纹的扩展路径和寿命提供了参考。

关键词：空心车轴表面裂纹应力强度因子有限元

空心车轴不同形状比裂纹应力强度因子的仿真研究

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铁道学报 2008年第5期30卷 114-118页

作者：周素霞谢基龙郑红霞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 鲁东大学先进制造与自动化技术重点实验室山东烟台264025

空心车轴在运用中可能会出现意外损伤而诱发表面裂纹。应力强度因子是预测裂纹扩展情况的重要参数。本文分析了空心车轴的运用载荷,根据所测载荷谱,采取有限元方法计算车轴横截面的应力分布情况。采用四分之一20节点等参退化奇异单元模... 详细信息

空心车轴在运用中可能会出现意外损伤而诱发表面裂纹。应力强度因子是预测裂纹扩展情况的重要参数。本文分析了空心车轴的运用载荷,根据所测载荷谱,采取有限元方法计算车轴横截面的应力分布情况。采用四分之一20节点等参退化奇异单元模拟裂纹前缘的应力奇异性,建立空心车轴表面裂纹扩展的有限元模型,并对裂纹前缘进行离散,实现正交扩展,得到不同步扩展的裂纹前缘。在此基础上对裂纹前缘不同位置的应力强度因子进行计算分析,得出不同初始形状裂纹前缘扩展中的应力强度因子分布规律。计算结果表明,具有不同初始形状的裂纹,随着裂纹的扩展,裂纹形状将趋于某一形状比范围内。与解析方法计算的结果比较,二者基本吻合。

关键词：空心车轴表面裂纹应力强度因子有限元

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轨道车辆焊接接头热点应力计算研究

铁道学报 2011年第11期33卷 28-33页

作者：王斌杰李强刘志明谢基龙宋晓文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 南车青岛四方机车车辆股份有限公司高速列车系统集成国家工程实验室山东青岛266111

随着轨道车辆运行速度的提高、车辆载荷的增加及其焊接结构形式的复杂化,车辆的承载状况变得十分复杂。热点应力方法作为一种结构疲劳强度评定方法,其计算结果更接近于焊件实际应力,但尚未在轨道车辆结构疲劳评定中广泛应用。本文以热... 详细信息

随着轨道车辆运行速度的提高、车辆载荷的增加及其焊接结构形式的复杂化,车辆的承载状况变得十分复杂。热点应力方法作为一种结构疲劳强度评定方法,其计算结果更接近于焊件实际应力,但尚未在轨道车辆结构疲劳评定中广泛应用。本文以热点应力方法为理论基础,分析、比较不同有限元模型与外推公式对热点应力计算结果的影响,计算不同载荷形式下的热点应力集中系数。论文提出热点应力特征量的概念,用于描述焊缝尺寸、母板厚度、角接角度、腹板厚度等焊件细节对热点应力集中系数的影响;计算、比较机车转向架构架焊接减振器座的名义应力和热点应力。

关键词：铁道车辆热点应力焊接结构疲劳强度评定有限元分析

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基于二阶矩法的内压圆柱壳可靠性设计

湖南大学学报（自然科学版） 2009年第4期36卷 34-37页

作者：路智敏李强钱才富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 内蒙古工业大学化工学院内蒙古呼和浩特010051 北京化工大学机电工程学院北京100029

利用二阶矩法推导出内压圆柱壳基于弹性失效设计准则的中径公式、Mises公式和全塑性失效设计准则的Mises公式的可靠性系数的表达式,然后将其应用于一算例当中,比较内压圆柱壳的常规设计与可靠性设计.结果表明:利用同一失效准则的同一强... 详细信息

利用二阶矩法推导出内压圆柱壳基于弹性失效设计准则的中径公式、Mises公式和全塑性失效设计准则的Mises公式的可靠性系数的表达式,然后将其应用于一算例当中,比较内压圆柱壳的常规设计与可靠性设计.结果表明:利用同一失效准则的同一强度理论,内压圆柱壳的可靠性设计要比常规设计经济,且厚壁柱壳的经济性越发明显.基于二阶矩法的内压柱壳的可靠性设计准则的选择为:当计算压力较低时,选择基于中径公式推导出的可靠性系数表达式;当计算压力较高时,选择基于全塑性失效设计准则的Mises公式推导出的可靠性系数表达式.

关键词：内压圆柱壳可靠性二阶矩法弹性失效全塑性失效

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