重载列车E级钢钩舌疲劳裂纹扩展条件及寿命预测

对重载列车E级钢钩舌进行了应力分析,导出了钩腕面裂纹的应力强度因子表达式.采用我国20 000 t列车车钩载荷谱,对钩腕面疲劳裂纹扩展的条件及扩展寿命进行了预测,并确定钩腕面裂纹的临界断裂尺寸,计算所得钩舌寿命与列车实际运行年限相一致.     

镍基热喷涂层对列车车轮铸钢抗制动热疲劳损伤作用机制探讨

这里主要研究了镍基热喷涂层对车轮铸钢材料抗热疲劳的作用机制,分别对有涂层试样和未涂层试样进行了450～20℃温度幅下热疲劳试验.研究发现,镍基涂层试样在涂层表面出现一些腐蚀坑和微裂纹,但具有层状结构的韧性镍基涂层未出现剥落现象,涂层层状结构阻碍了涂层裂纹向基体的传播,镍基涂层很好地避免了基体材料的热疲劳损伤.而在同等条件下,未涂层试样不论是表面还是断口处都已经遭受到了较为严重的破坏.     

用Barkhausen杂讯研究中碳钢的低周疲劳损伤特性

用磁无损检测技术中的Barkhausen杂讯法评估中碳钢的底周疲劳过程，表明Barkhausen杂讯的幅值B随循环周次N的增长而变化，可以利用B和N的关系曲线来评估材料的损伤特性.     

脉冲涡流参数对金属测厚影响的仿真分析

脉冲涡流(PEC)检测技术是近年发展起来的新型无损检测技术,可以进行金属板材或金属设备的厚度测量,具有频谱宽、信号穿透能力强及精确度高等优点.文中建立了脉冲涡流测厚系统的有限元分析模型,仿真分析脉冲涡流探头参数对金属测厚的影响,包括激励和检测线圈的高度、厚度、内径、匝数等,从而为脉冲涡流检测设备的国产化研究和提高精度提供理论依据.     

缺口对车轴钢疲劳性能的影响

采用钼丝进行线切割,制作了车轴钢表面缺口试样,运用有限元方法,计算了不同缺口的理论应力集中系数,通过旋转弯曲试验得到光滑试样和缺口试样的疲劳寿命(S-N)曲线,研究了不同缺口应力集中系数下车轴钢的参数变化规律.结果表明,缺口对材料疲劳寿命的影响,不仅仅表现在其S-N曲线相对于光滑试样S-N曲线整体下降,而且不同缺口S-N曲线左段的直线部分斜率也是不同的.     

基于应力强度干涉模型的疲劳损伤

基于Miner法则,分析了阶梯谱级数对疲劳寿命精度的影响.建立了变换的S-N曲线与阶梯谱拟合曲线的应力强度干涉数学模型,采用参数求解的数值解析法,得到参数并推导出了疲劳损伤的积分公式.对铁路货车转向架侧架运行36万km(一个段修期)内,分阶段的多次载荷谱测试数据进行分析,发现随着各阶段阶梯谱离散级数的增大,损伤成收敛趋势,寿命预测精度提高.采用本文的分析方法,建立了侧架一个段修期的载荷谱概率模型,可预测侧架的寿命及可靠性.     

基于有限元仿真车轮多轴疲劳强度分析

基于UIC510-3规程和热负荷试验,确定了车轮疲劳强度分析的计算载荷工况,采用有限元方法数值模拟了运行状态下车轮的应力变化规律,进行了车轮疲劳强度评定.采用最大主应力方法将多轴应力状态转化为单轴应力,通过Haigh-Goodman疲劳极限方程,得出机械载荷下车轮辐板孔的疲劳强度满足要求;采用Goodman方程,将制动热负荷产生的零-拉脉动循环转化为对称循环,根据辐板材料的S-N曲线评价,得出单纯制动热负荷下辐板孔满足疲劳强度要求;提出制动热应力与机械波动应力的叠加方法,采用Miner法则预测机械载荷与制动热负荷组合作用下辐板孔裂纹的形成寿命.由不同载荷下车轮疲劳强度的评价结果,判断出导致辐板孔边裂纹形成的载荷因素是机械载荷与坡道制动的综合作用.     

三维疲劳裂纹扩展仿真技术研究

应用参数化、模块化有限元建模技术和接触技术仿真半椭圆表面裂纹（前缘曲线和节点）,提出了在裂纹前缘形成辐射状奇异单元网格的建模方法和采用有限元接触技术来施加裂纹模型边界条件的方法,实现了裂纹前缘奇异应力场和裂纹模型远场应力的模拟,建立了三维块体初始半椭圆表面裂纹多自由度扩展仿真模型．通过裂纹前缘离散点的正交扩展和拟合得到裂纹扩展前缘形状,使裂纹扩展更加具有自由度．提出了裂纹前缘拟合误差控制扩展步长的方法,使裂纹扩展过程中扩展步长可变．采用参数化、模块化建模技术建立了扩展裂纹模型,实验与仿真结果的比较表明两者基本吻合,说明本文所采用的方法具有很好的实用性．     

SiCp-A356复合材料变温下的力学行为

试验研究了SiCp-A356复合材料在变温条件下的力学行为.结果表明,SiCp-A356复合材料的屈服强度、拉伸强度和弹性模量随温度的升高明显下降.在20℃～150℃之间,表现为循环硬化,且硬化程度随温度升高而减弱;在200℃～300℃之间,表现为循环软化,且软化速率随温度升高不断增大.而松弛行为与一般金属材料通常具有的基本特征相似.在此基础上,建立了适用于制动盘结构分析的热弹塑性-蠕变本构模型,为进行制动盘应力应变场数值模拟和预测寿命提供了前提和基础.此外,还对SiCp-A356复合材料的微观断裂机制进行了分析.     

大秦线全程制动条件下货车车轮温度及热应力场的数值模拟

采用轴对称模型和有限元方法,模拟了大秦线长大坡道循环制动条件下货车车轮温度和应力场,结果表明车轮高应力区出现在辐板上,现行制动条件下车轮强度满足使用要求．