F-TR锁座静态载荷反演试验应用研究

F-TR锁座是铁路货车运输中重要的部件,对其进行载荷反求研究对于提高车辆性能具有重要意义。工程设计中,采用定额载荷来评价产品强度及刚度等参数是否满足设计标准,在设计过程中需要对试件进行载荷评价。文中提出一种新的载荷反求算法,其能够得到最佳应变片的位置,并对测量得到的应变数据进行处理,推导求得其实际所受载荷大小,对常见的X70货车F-TR锁座进行了静态载荷反求应用研究。研究结果显示:该试验仿真方法所提供的最佳布片位置,能够为实际试验提供较好的布片点,但是对布片点的位置及角度有一定要求,其结果是值得参考的,这些成果为后期载荷反求的深入研究提供了有意义的参考。     

转K6型摇枕结构应力的有限元仿真

摇枕是薄壁复杂构件,是转向架关键部件之一,其有限元仿真准确性对于疲劳寿命分析具有很大的影响。文章以转K6摇枕为对象,基于摇枕静载试验和实测结果,分别构建了多个不同接触系数的有限元模型,分析了接触条件对测点计算应力的影响。结果表明,转K6摇枕结构应力的有限元仿真中,接触条件的摩擦系数的影响明显,其最佳摩擦系数取值为0.4。     

含咬边缺陷的组焊牵枕结构疲劳寿命定量评估

组焊牵枕结构是重载铁路货车的主要承载部件,在焊接过程中枕梁与纵向梁对接焊缝产生了咬边缺陷,由于咬边缺陷已经存在,疲劳裂纹的扩展过程将是决定牵枕结构服役寿命的主要阶段. 基于等效结构应力法,提出了定量评估含咬边缺陷的组焊牵枕结构疲劳寿命的新方法. 该方法是在Paris公式中,通过积分上下限的设定,推导了计算焊接缺陷引起的疲劳寿命的缩减影响I(r)1/m公式,利用该公式,对含咬边缺陷的牵枕结构寿命进行了计算,为验证计算结果,进一步对该牵枕结构进行了疲劳试验. 结果表明,含3 mm初始裂纹时,计算结果为18.1万次,与试验结果的17万次吻合较好,同时也证明了基于等效结构应力法的I(r)1/m修正公式,对含焊接缺陷构件的疲劳寿命评估是合理有效的.     

低周疲劳的结构应变法在铁路货车上的工程应用

为了开展铁路货车车体焊接结构的低周疲劳寿命预测,详细推导了理想弹塑性结构应变计算理论,基于计算理论进行了程序设计,并通过焊接接头试验进行了验证.进一步开展了平面应变焊接接头模型的仿真计算结果和结构应变法计算结果的对比,探讨结构应变法的使用条件.最后,将虚拟台架与结构应力变结合开展了快捷货车的低周疲劳寿命分析的工程应用.结果表明：提出的低周疲劳的结构应变方法及其计算程序,当结构应力与屈服强度的差值在150 MPa以内时,理想弹塑性结构应变计算结果与实际结果一致,能够解决铁路货车低周疲劳寿命预测问题;当结构应力与屈服强度差值超过150 MPa后,随着结构应力的增加,误差也增加.该文的研究为低周疲劳的结构应变法工程推广应用提供了良好的技术支撑.     

焊接接头残余应力数值模拟

焊接计算软件盛行,然因其考虑因素不够全面,结果缺乏准确性。本文用有限元分析软件AN-SYS,编程模拟焊接接头的残余应力的大小和分布。模拟结果和试验结果比较吻合,证明了方法的实用价值。最后以宏文件形式形成程序块内嵌到软件中,便于计算和应用。     

焊接结构模态结构应力法程序开发及工程应用

主S-N曲线法作为疲劳计算的新方法在焊接结构疲劳分析中被广泛采用.为了实现该方法在试验载荷下基于稳态动力学计算结果开展焊接结构疲劳寿命预测,首先引入台架模型作为边界条件,实现将试验载荷作为仿真分析的输入,基于模态叠加法的稳态动力学理论获得较准确的焊缝动态响应.其次在主S-N曲线法的准静态计算流程基础上,扩展其内涵,提出基于模态结构应力叠加的动态结构应力计算方法,该方法将稳态动力学计算的模态坐标与焊缝的模态结构应力进行叠加,实现动态结构应力计算及动态等效结构应力计算,再采用主S-N曲线进行寿命评估预测.进一步开发了焊接结构模态结构应力法疲劳评估软件,基于该软件开展了车体疲劳评估和疲劳试验对比.结果表明,该方法比传统方法更能有效地识别出动态加载下车体的疲劳破坏部位,验证了该方法在试验动态载荷加载下开展焊接结构疲劳评估的有效性和优越性,为研究焊接结构疲劳寿命评估理论和拓展主S-N曲线法提供了技术基础.     

焊接结构主S-N曲线拟合方法及软件开发

主S-N曲线法是当前焊接结构疲劳计算的新方法,在焊接结构疲劳分析中被广泛采用. 该方法以等效结构应力为核心参量,实现了以一条S-N曲线计算不同载荷模式和焊接形式结构的疲劳寿命. 依据主S-N曲线法,利用不同材料和焊接形式的疲劳试验建立了焊接结构疲劳试验数据库. 考虑厚度、弯曲比及多轴应力等修正参量的影响,采用最小二乘法原理,研究了不同主S-N曲线方程的拟合方法及其标准差. 在此基础上,开发了主S-N曲线拟合方法的专用软件. 基于VC++编程环境实现了名义应力、结构应力、等效结构应力、剪切结构应力、多轴结构应力及初始裂纹修正等主要计算功能. 基于该软件,完成了试验数据的多参量的对比分析,为研究焊接结构疲劳寿命评估及影响因素分析提供了技术基础.