温度对动车组车轮钢服役次生疲劳裂纹起裂扩展特性影响

高速动车组车轮材料在严酷服役温度条件下的抗疲劳裂纹起裂与扩展能力是制定车轮合理维修周期和进行服役寿命评估的基础。选用高速动车组用ER8C车轮钢作为研究对象，对其在-60~60 ℃服役温度范围内进行了应力疲劳试验及疲劳失效机制探讨。结果表明：随着测试温度的升高，轮辋、轮辐材料疲劳寿命均呈现出显著缩短趋势；在较高的服役温度条件下，试样出现了半椭圆形的次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征，且由于轮辋与轮辐不同位置材料强度韧性的差异，使得产生次生疲劳裂纹起裂扩展形貌特征所对应的温度条件不同，对于轮辋材料，当试验温度升高到50 ℃时，试样开始产生次生疲劳裂纹，而对于轮辐材料，当试验温度升高到30 ℃时，试样便开始产生次生疲劳裂纹；通过对主次生疲劳裂纹的扩展特性比较分析可知，随着应力强度因子幅值的增大，材料微观薄弱区域由珠光体片层层间转变为珠光体团晶粒边界。     

速度对含夹杂物动车车轮轮辋疲劳寿命影响的研究

动车车轮轮辋疲劳裂纹常起裂于夹杂物聚集区,大尺寸的夹杂物聚集将会对其疲劳寿命产生影响。通过动力学仿真及有限元仿真结合材料疲劳试验确定了不同速度下含夹杂物车轮轮辋的概率疲劳寿命的方法。为了预估不同速度下含夹杂物动车车轮轮辋疲劳寿命,以CRH5型动车车轮为研究对象,建立了车辆动力学模型和含夹杂物的轮轴有限元模型,得到不同速度下车轮的随机载荷时间历程和危险部位的应力-时间历程,基于不同置信度和存活率下的S-N曲线和Miner准则对含夹杂物动车车轮轮辋进行疲劳寿命预估。结果表明:在相同的置信度和存活率下,随着速度的提高,含夹杂物车轮轮辋疲劳寿命会明显缩短;在相同的速度和置信度下,随着存活率的提高,含夹杂物车轮轮辋疲劳寿命会明显缩短;在相同的速度和存活率下,随着置信度的提高,含夹杂物车轮轮辋疲劳寿命会明显缩短。     

C级铸钢重构S-N曲线模型的研究

给定若干概率水平的常规疲劳可靠性S-N曲线只能做相应概率水平的疲劳设计与寿命预测,要实现任意可靠性水平的疲劳设计、寿命预测和失效率分布规律估计,需要重构广义概率疲劳可靠性S-N曲线.首先应用Monte Carlo模拟技术在可接受的误差范围重构C级铸钢的疲劳极限和成组法S-N数据,然后应用广义极大似然法测定其中短寿命范围的可靠性S-N曲线,最后应用概率疲劳极限外推法获得该材料长寿命范围的合理疲劳概率S-N曲线.     

载重车车轮的强度分析与优化设计

通常超载情形下,某载重车车轮常因强度无法满足要求而产生破坏。针对上述问题,利用APDL语言编写建模程序,以弯曲疲劳试验的力学模型为基础,快速有效建立车轮等效力学模型来进行强度分析。在弯曲疲劳试验机上对车轮进行应力应变电测试验,将有限元结果与试验结果进行比较验证前者的正确性。以车轮危险点的最大应力为目标函数,在轮辋厚度基本不变的情况下,优化轮辐形状和通风孔的位置,使危险点的最大应力降低了11.52%,从而提高了车轮的承载重量和寿命。     

基于自助法的小样本疲劳寿命试验D32钢P-S-N曲线确定

材料疲劳寿命试验确定其疲劳曲线常常是一种小样本情况,而确定材料P-S-N曲线需要大样本估计疲劳寿命概率特征值。为了解决这样问题,将增广样本统计方法—自助法应用于小样本疲劳寿命试验P-S-N曲线确定,并理清了其计算过程,解决了小样本情况下其概率特征值的不稳定性问题。基于D32钢的疲劳寿命试验数据,将方法应用于D32钢P-S-N曲线的确定,得到了D32钢P-S-N曲线,并与各级应力水平疲劳寿命样本集成总体法计算的结果比较,得到了一些有用的结论。     

车轮轮辋轻量化分析与研究

采用Pro/Engineer软件进行铝合金轮毂建模,以16x7J汽车铝合金轮毂为研究对象,根据弯曲疲劳试验,运用有限元分析软件ANSYS Workbench建立了考虑螺栓及法兰作用效果的车轮整体模型。以轮辋厚度为变化量,建立了不同尺寸的车轮模型。通过对有限元计算结果的分析,得到应力和应变分布情况。用改进后的史密斯公式法对车轮的寿命进行预测,通过寿命预测,轮辋厚度减少1mm其寿命仍可达到国家标准要求。研究表明:该方法可降低成本,减轻车轮重量,节省油耗,节能减排。     

铁路货车转向构架B级铸钢的疲劳极限及损伤

研究中国铁路货车转向架B级铸钢的概率疲劳极限。研究中采用小子样升降法疲劳试验,揭示出该材料的疲劳裂纹主要萌生于铸造缺陷;在较低应力幅范围,裂纹扩展韧性有所降低,但仍呈现典型疲劳河流与阶梯状花纹及辉纹,并伴随有二次裂纹,属于韧性疲劳特征。视疲劳极限定义为期望寿命下服从正态分布的疲劳强度,应用极大似然法测定概率疲劳极限。与现有常规法、DIXON-MOOD法和ZHANG-KECECIOGLU法比较,证明极大似然法是唯一满足给定寿命的疲劳强度定义,效果良好的方法。针对其他方法,尤其是ZHANG-KECECIOGLU法,给出分散性与偏差较大的预测。     

一种新型高强度低碳合金结构钢的性能试验

DB590R钢是武汉钢铁公司研制生严的一种新型高强度低碳合金结构钢。疲劳性能试验检验材料在交变载荷作用下抵抗破断能力的一种试验，其试验的疲劳极限作为工程构件的设计依据。按照国家有关疲劳性能试验的规定，对DB590R钢进行疲劳性能试验。试验结果显示，这种材料疲劳极限高，抗疲劳性能好。此外，在万能材料试验机上对DB590R钢进行应变时效敏感性试验，试验结果显示，这种材料具有良好的应变时效敏感性，符合工程机械制造材料要求。     

钢制车轮弯曲疲劳寿命的影响因素

弯曲疲劳寿命是钢制车轮的一项重要性能指标,但制造过程中的过盈配合和轮辐板厚变化对车轮疲劳寿命的影响规律尚不清楚。本文通过测定轮辐板厚变化规律,并建立考虑过盈配合和轮辐板厚变化的钢制车轮弯曲疲劳有限元模型,比较了是否考虑这两种因素对车轮疲劳热点位置应力水平的影响,最后采用比例双轴疲劳方法预测车轮疲劳寿命。结果表明,过盈配合及轮辐板厚变化均会带来车轮弯曲疲劳寿命的下降,在有限元分析中不可忽略。     

考虑疲劳本构随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法

提出考虑疲劳本构关系随机性的结构应力疲劳可靠性分析方法。视循环本构模型的材料常数为相关随机变量,考虑存活概率和置信度2个概率测度,与疲劳试验有机结合,应用极大似然原理建立随机疲劳本构的概率模型。随机疲劳强度即概率S－N关系也用2个概率测度下表征,并考虑从中短到长寿命阶段的可能工程实践范围。基于载荷史服从疲劳本构关系产生随机应力载荷、给定寿命时概率S－N关系揭示结构强度分布的观点,建立随机应力载荷—强度干涉可靠性分析模型,可实现任意概率水平的可靠性寿命预测和可靠度评定。中国铁路货车RD2型车轴的可靠性寿命预测和可靠性评定,说明了方法的有效性。     

Al-Li 8090 和 Ti-6Al-4V 的 20 kHz 微动疲劳研究

用超声疲劳试验技术研究了Ａｌ－Ｌｉ８０９０铝锂合金和Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ钛合金在２０ｋＨｚ时的微动损伤现象。试验结果表明，在极高频率下，也有微动损伤发生，并可引发疲劳裂纹的萌生和扩展，导致微动疲劳破坏。     

热作模具热疲劳寿命评估及预测方法的研究进展

热作模具服役过程中存在温度及机械载荷的循环变化，产生变形及失效的机理复杂，故热作模具热疲劳寿命的评估预测是模具应用研究的难点。结合现有研究成果，介绍了热应力疲劳研究中可用于热作模具热疲劳寿命评估及预测的方法, 从唯象寿命模型和损伤累积模型两个角度分别阐述了热作模具热机械疲劳寿命的研究,并对热作模具热疲劳寿命预测的发展趋势进行了展望。     

平地机半轴疲劳寿命预估及其台架疲劳试验

针对PY160平地机后桥链轮半轴实际载荷工况,编制了相应的8级载荷谱,利用载荷谱对改进前后的半轴进行疲劳寿命分析和预估,用等效强化对改进后的半轴进行室内台架疲劳试验。将半轴预估寿命,台架试验寿命及改进前后半轴的实际工程寿命进行对比和分析,验证了利用修正Miner法则与Goodman图线预估半轴疲劳寿命是可行和可靠的,满足实际工程需要的寿命预估,并为类似零部件的疲劳设计提供了方法和相关疲劳数据。     

汽车变速器疲劳寿命的研究与发展综述

为了进一步推进汽车变速器疲劳寿命研究的发展,根据汽车变速器疲劳寿命研究方法的特点和应用状况,分别从变速器的载荷、变速器的疲劳试验和变速器的寿命预测3个方面对变速器寿命的研究进行了综述,为以后的研究提供参考。针对变速器载荷谱的编制,分析总结了现有的变速器载荷谱编制方法,其结果表明:程序载荷谱的编制是变速器载荷谱编制最准确有效的方法,但是现有的程序载荷谱并不能满足所有变速器寿命预测的要求;对于不同载荷谱作用下的疲劳试验,分析了每种试验的加载和试验结果,其结果表明:基于程序谱加载的疲劳试验能很好地模拟变速器的实际工作过程,试验结果最为准确;通过分析对比变速器寿命预测的几种常用的方法,其结果表明:概率疲劳寿命预测可以为变速器的研发和维修提供更全面的数据,是未来研究的重点。最后针对变速器载荷谱编制、虚拟试验和变速器疲劳数值仿真等,提出了其可能的研究热点和方向。     

多轴低周疲劳寿命预测软件

通过Visual Basic6.0各种控件和算法的运用，编制的“多轴低周疲劳寿命预测软件（MLCFP1.0）”，涉及多种疲劳寿命预测方法，特别适用于结构中出现非比较、多轴应力状态的情况，为多轴疲劳下的寿命预测提供了解决的有力工具。本软件还留有新模型的嵌入接口，数据处理过程实现多文件操作。后处理绘图软件LCF FIGURE1.0，能给出标准的疲劳寿命预测图形，其保存文件形式多样。     

金属材料疲劳门槛与疲劳设计

介绍了疲劳设计准则的基本类型，说明了疲劳门槛的意义及其在疲劳设计中的作用，指出疲劳设计准则、疲劳载荷谱及无损检测技术是决定疲劳门槛能否作为疲劳设计参数的三个主要因素。     

局部应力应变法的推广应用

对多轴载荷下的局部应力应变法 ,以及局部应力应变法如何应用于高周疲劳的问题进行了研究。推导出了多轴载荷下的应变 -寿命曲线和高周疲劳的修正计算公式     

基于Workbench的铆接连接件疲劳寿命的仿真分析

基于Workbench计算机仿真软件,开展了铆接连接件疲劳寿命的仿真分析.研究结果表明:疲劳破坏发生在铆钉孔两侧应力集中处,破坏发生位置的Mises等效应力值最大,仿真结果与疲劳试验结果吻合；在较高应力水平下,仿真分析的疲劳寿命与疲劳试验的寿命结果差异较小；在较低的应力水平下,仿真分析的疲劳寿命和疲劳试验的寿命结果差异...     

轻水堆环境影响疲劳相关问题的研讨

美国核管会（NRC）在其管理导则RG 1．207中明确要求新建轻水堆核电厂设计中须考虑环境影响疲劳（Environmental Assisted Fatigue,EAF）问题。目前,我国新建核电厂在部件疲劳评价时尚未考虑EAF的影响。对环境影响疲劳的发展概况、疲劳裂纹和疲劳寿命的定义、ASME 设计疲劳曲线、现有ASME疲劳设计方法的保守性、美国环境影响疲劳设计方法等方面作了探讨,同时根据NUREG／CR 6909中Fen表达式,给出了典型材料在温度、溶解氧浓度和硫含量确定的情况下,Fen与应变速率的关系曲线。通过对以上相关问题的归纳和总结,以期加深业界对核电厂环境影响疲劳问题和现有ASME疲劳设计方法的认识。     

疲劳损伤演变方程与寿命估算—连续损伤力学的应用

基于连续损伤力学理论阐述了有关损伤和疲劳损伤的某些基本概念，包括连续性，损伤度，损伤演变和脆性破坏过程等。关于低周和高周疲劳，分别扼要说明了若干疲劳伤理论模型与方程。最后，依据疲劳过程中损伤演变与残余强度关系，作者建立了实用的疲劳损伤演变方程（包括四种函数形式）。