基于等效结构应力的地铁车辆车体疲劳寿命分析

针对已经服役铁路车辆疲劳寿命问题,以某铝合金地铁中间车为研究对象,基于ASME标准的等效结构应力法对该铝合金中间车进行疲劳强度分析。确定了车体的垂向、纵向以及横向的疲劳载荷,并对比了三种疲劳载荷工况下车体的最大和最小主应力,结果均满足要求。最后基于EN12663标准对应力区域最大的两条焊缝进行疲劳寿命评估,结果表明：地铁铝合金车体结构满足EN12663标准对于疲劳寿命的要求,焊缝抗疲劳性能达标。     

铁路货车车体焊接结构疲劳寿命评估

文章对某型铁路货车进行有限元分析,选出6条较危险的焊缝,并根据《货车设计制造规范》（AAR M—1001—2007）,结合BS 7608标准预测该铁路货车焊接结构的疲劳寿命。结果表明,3种工况下的货车车体最大von Mises应力均未超出相应材料的许用应力,所选6条焊缝疲劳寿命均满足设计要求,为铁路货车的设计和维护提供了参考依据。     

应用多体有限元法预测车体结构疲劳寿命

利用多体动力学和有限元法结合的混合方法对机车车体结构疲劳寿命进行仿真研究.首先在SIMPACK中建立机车整车的多体系统动力学模型,根据不同的载荷工况计算其载荷时间历程;其次根据有限元准静态应力分析法,获得车体结构的准静态应力应变影响因子(stresses influence coefficient,SIC),再利用模态分析技术获得车体结构固有频率和模态振型,以及确定车体结构危险点位置.基于危险应力分布的动载荷历程,结合车体材料的S-N曲线以及Palmgren-Miner损伤理论,利用FE-FATIGUE软件的安全强度因子分析法和WAFO(wave analysis for fatigue and oceanography)技术进行标准时域的车体结构疲劳寿命预测,其中包括应力应变的循环计数、损伤累积和寿命预测.实测结果和仿真结果相互对比表明,这种方法可以有效预测车体结构的疲劳寿命,其精度和动力学与有限元模型的精度有关.     

铝合金A型地铁轻量化车体结构与有限元建模

详细介绍了铝合金A型地铁车辆轻量化车体结构特点,合理简化结构几何模型,建立了符合车体结构力学特性的车体有限元模型.参照标准进行了不同工况下车体结构静强度校核和一阶模态分析.结果表明,该车体静强度符合标准,一阶弯曲模态频率满足动态要求,从而验证了车体结构简化的合理性和有限元模型的正确性.     

基于动应力的地铁构架疲劳损伤与疲劳寿命计算

作为轨道车辆走行部的极关键结构,转向架构架的服役安全性受到极大重视与关注。以新设计的地铁车辆动车转向架样本构架为研究对象,基于其在位使用状态下的动应力进行疲劳损伤与疲劳寿命研究。结合车辆运行状态数据,研究构架关键部位的损伤分布特征,分析构架疲劳损伤快速累积的原因。针对样本构架关键部位：计算其裂纹萌生寿命;基于雨流计数后的应力幅子样完成应力幅分布核密度估计;建立裂纹扩展模型,采用蒙特卡洛法与反函数法计算构架关键部位不同运行里程下的累积失效概率。结果表明,构架累积失效概率随运行里程增加而快速增加,裂纹萌生后对应于97.5%可靠度的运营里程为3万km;构架疲劳寿命为裂纹萌生寿命与扩展寿命之和,97.5%可靠度下为48.39万km。研究结果为进一步提升构架抗疲劳设计、优化转向架检修周期提供研究基础。     

基于多轴准则的货车车体疲劳寿命分析方法

基于变幅应力循环的损伤等效恒幅应力计算方法和形状改变能密度理论,提出承受变幅循环,处于多轴应力状态下的结构的疲劳寿命分析方法。根据几何特征建立焊缝坐标系,计算节点在该坐标系下的应力分量,根据线路实测载荷谱获得节点应力谱;根据应力谱计算节点损伤等效恒幅应力,结合接头抗疲劳设计等级,计算节点材料利用度分量和综合材料利用度,评估结构在指定寿命下的疲劳强度。对敞车车体典型焊缝的疲劳强度进行评估,结果表明所研究焊缝的疲劳强度主要受正应力分量的影响,切应力对结构疲劳强度的影响较小。对比研究不同分析方法下的节点材料利用度特征,结果表明,当考察点具有显著的多轴应力特征时,依据AAR标准提供的方法和依据多轴应力法获得的结构疲劳强度评估结果间存在较大差异;依据多轴应力法进行评估时,所关注节点的材料利用度较采用AAR方法评估的结果小18.5%。采用多轴应力法评估疲劳强度有利于车体结构轻量化设计。     

简化等效结构应力法车体焊点疲劳寿命评估应用研究

为简化建模流程和计算过程,引入简化等效结构应力法分析点焊结构的疲劳寿命。首先,介绍简化后的点焊有限元建模及简化等效结构应力法的原理;其次,建立某不锈钢车体(包括点焊接头)的有限元模型,以EN 12663标准中提供的三个方向加速度表示的动态载荷为车体疲劳载荷,对比分析简化等效结构应力法相较其它方法的优势。最后,选取危险部位的12个焊点进行疲劳评估。计算结果表明：基于简化等效结构应力的点焊疲劳预测方法具有较高精度,可以用于点焊车体焊点的疲劳寿命的预测。     

汽车钢板拉剪点焊接头疲劳寿命分析

讨论了恒幅及变幅载荷作用下,拉剪点焊接头的疲劳性能,并应用断裂力学对实验结果进行了分析和整理。对于母材断裂伸长率较大、载荷水平较低的试件,其疲劳寿命较好地符合疲劳损伤累积的线性理论。而伸长率小、载荷水平高的试件则表现出较明显的裂纹扩展特征。实验结果还表明,焊接时由于钢水挤出,在焊点附近形成的“散花”有利于提高疲劳寿命。     

地铁车辆端部底架疲劳寿命研究

为了考核某地铁车辆车体的疲劳强度,考虑到现有标准仅提供整车疲劳强度试验标准方案而整车试验周期长耗资大,故而需要通过端部底架的疲劳强度对整车强度形成验证.对某地铁车辆车体建立有限元模型并根据VDV-152:2016建议与BS EN 1999-1-3:2007+A1:2011标准对整车方案进行了疲劳强度虚拟试验;根据端部底...     

地铁列车车体结构耐撞性有限元分析

为检验A型地铁列车车体结构防撞性设计是否符合标准要求,建立其车体结构有限元模型,运用I-DEAS Master Series（11.0）软件、HyperMesh软件和PAM-Crash软件对其进行分析。分析表明,车体结构防撞性设计符合标准要求。     

基于相对误差平方和的神经网络预测镁合金多轴疲劳寿命

提出一种以相对误差平方和(Surm squared relative error,SSRE)作为误差性能函数的反向传播(Back propagation,BP)神经网络算法(SSRE-BP),针对3种不同镁合金AZ31B、ZK60和AZ61A在单轴拉压、纯扭、45°比例和90°圆形非比例等4种不同加载路径下的疲劳寿命进行预测。并与以均方误差(Mean squared error,MSE)作为误差性能函数的传统BP神经网络(MSE-BP)以及基于临界平面法的SWT疲劳损伤模型预测的结果进行比较。结果表明,在3种镁合金材料总共138组疲劳数据中,神经网络只有一组预测值在3倍偏差界限外,而用SWT预测结果分别有16组、13组、10组数据在3倍偏差界限外。两种BP神经网络能够较好地预测镁合金不同加载路径下的疲劳寿命,相比于SWT疲劳模型预测的寿命在精度上有较大幅度的提升。其中,SSRE-BP算法的精度略高于传统的MSE-BP算法。     

蜂窝夹芯结构疲劳寿命模型

蜂窝夹芯结构疲劳寿命模型中研究最多的是S-N曲线模型,对常用的蜂窝夹芯结构S-N曲线的形式作了分类与综述.同时搜集整理蜂窝夹芯结构疲劳寿命S-N曲线试验数据,并按照相关力学原理进行归一化处理,获得了一些较具普适性的结果.从蜂窝芯子自身材料属性出发,讨论了多个因素对蜂窝夹芯结构疲劳性能的影响.     

长寿命区疲劳寿命概率分布

讨论了试件在低载长寿命区疲劳寿命概率分布问题,根据疲劳寿命与疲劳强度破坏率等同性原理,建立了一个疲劳寿命概率分布模型。文中给出了实例,并通过蒙特卡洛模拟验证了模型的正确。     

C_(80B)型车车体疲劳寿命分析

轨道车辆在实际运行中所受到的外载荷不是静态载荷,而是随时间不断变化的外载荷;且疲劳破坏成为车辆日常出现问题的主要原因,特别是车辆关键部位焊缝出现的疲劳裂纹,在研发设计阶段,需要借助计算机仿真和疲劳试验两种技术手段。疲劳试验存在着人力、物力、财力投入庞大的明显缺陷,因此利用计算机仿真技术对车体焊接结构焊缝进行疲劳寿命预测显得极其重要。通过介绍美国AAR手册疲劳寿命分析的方法,并以AAR标准中提供的载荷谱为基础以及采用迈纳尔(Miner)损伤累积理论对C80B型货车进行疲劳寿命分析估算,旨在通过对C80B型货车的疲劳寿命计算为以后AAR标准下的货车疲劳分析提供参考。     

基于结构疲劳寿命可视化技术的虚拟疲劳设计

介绍了大型图形用户界面有限元软件、疲劳寿命预测模型、疲劳寿命可视化方法等结构疲劳寿命可视化相关技术。分析了我国机械产品虚拟疲劳设计的应用现状和提高产品设计水平的迫切性；阐述了基于“全场”疲劳寿命可视化技术的产品虚拟疲劳设计构想。以有限元软件ANSYS为平台，采用自行开发的疲劳寿命可视化模块Fatigue／ANSYS对某飞机起落架框进行了疲劳寿命可视化分析及虚拟疲劳设计优化。     

地铁车站自动扶梯主驱动链疲劳寿命仿真分析

以某地铁车站自动扶梯主驱动链为研究对象,结合现场采集到的自动扶梯驱动装置参数,建立了链传动运动仿真模型;利用有限元分析软件进行了主驱动链受力载荷分析,得到主驱动链最大和最小受力以及链节中最大应力的位置;提取其中任意一节链节,结合主驱动链受力和波动载荷,在有限元分析软件中进行了主驱动链疲劳寿命分析,获得链节疲劳寿命值。     

疲劳寿命的灰色建模研究

运用灰色系统的理论及方法，将疲劳与寿命的相互制约关系看成一个灰色系统，将疲劳试验的应力水平均均分成5级，并找出与之对应的安全寿命的白化值。通过对安全寿命值数列的一次累加，生成一个光滑离散函数。据此建立灰色系统模型GM（1，1），并求解灰色系统的微分方程。通过残差模型GM（1，1）的修正，提高模型精工，再运用灰色系统模型GM（1，1）的还原模型，可计算出任一应力水平下的安全寿命值。     

军用飞机结构疲劳寿命研究

简述飞机结构疲劳问题的重要性,特别结合军用标准规范对飞机结构疲劳设计要求的变化勾画飞机结构疲劳设计思想演变的情况;着重论述工程实际中常用的疲劳寿命分析方法,论述全尺寸结构疲劳试验的作用意义、试验载荷谱、试验实施的有关环节,概要介绍在飞机构件寿命分析与全尺寸结构疲劳试验方面所做的一部分研究工作,并就疲劳研究的发展提出一些粗浅看法。     

锻造模具的随机疲劳损伤分析

塑性应变控制的低周疲劳失效是锻造模具的主要失效形式，由于受到多种因素的影响，其损伤过程呈现随机性。应用有限元与BP神经网络，建立了一种基于损伤累积理论的锻造模具的随机疲劳损伤分析模型。首先用有限元对锻造过程中模具内的场变量进行分析，由计算结果找到模具的危险部位，认为危险部位失效时的寿命即为模具寿命，并计算出确定性损伤；再考虑模具材料及实际工况的随机性，应用BP神经网络对模具的损伤进行模拟；根据损伤的累积效应，得出考虑随机因素作用下的模具疲劳寿命。以锻造齿轮模作为分析对象，得到不同工况下模具疲劳寿命的频数分布，其分布规律基本服从Weiubull分布。另外，还分析了打击速度对模具寿命的均值和离差的影响及可靠性随使用次数的变化。该 模型可用来对模具进行寿命预测和可靠性分析。