300km/h电动车组柴田式密接车钩弹塑性有限元分析及损伤计算

根据列车连挂作业车钩冲击力历程,分析国产300km/h电动车组柴田式密接车钩钩体和钩舌相互接触作用过程。在强度计算的多步分析中,根据载荷条件依次建立接触对,保证接触平滑和计算稳定。根据强度计算结果,分析钩体的薄弱部位及应力应变水平,为车钩的抗冲击性能评估提供依据。根据材料的稳态循环应力应变关系和应变寿命曲线,分析车钩在经历一次压缩—冲击载荷循环后各部位的损伤情况,为寿命估计提供计算依据。     

0Crl8Ni10Ti管道钢的随机循环本构模型

通过完成增量步应变控制疲劳试验，研究了新管道钢0Cr18Ni10Ti的随机循环本构关系．试验验证了以前在焊缝金属试验中的发现与推断，即工程材料的循环本构存在随机性．与循环应变-寿命关系的随机性一样，是固有的疲劳现象。拓展以前赵等人的工作(Nucl．Eng．Des．，2000，199(3)：315-326)．基于Ramberg-Osgood方程及其修正形式．提出了任意存活概率和置信度的随机循环本构模型及参数的求解方法．模型包括存活概率．应变．寿命曲线、置信度．应变．寿命曲线和存活概率-置信度-应变-寿命曲线试验数据分析验证了模型的有效性和实用性。     

铁路轮轨接触力循环计数新方法

发展了称为“时事分级识别”的新计数法,用于铁路轮轨接触力的循环计数。每1条循环载荷信息在读入软件时,就被分级和比较识别计数。方法考虑了载荷的多维多点偶合协调功能,可揭示材料的非线性循环变形特征,克服了现有方法无法处理大规模数据的困难。通过分析先锋号广-深线轮轨接触力-时间历程数据,验证了方法的有效性,并揭示出真实的线路载荷谱较常规谱复杂。     

1Cr18Ni9Ti焊缝疲劳短裂纹的形态演化

试验研究了1Cr18Ni9Ti焊缝光滑试样的单轴疲劳短裂纹形态演化规律.基于"有效短裂纹准则",把注意力放在"主导有效短裂纹(DESFC)"萌生及裂尖前沿区域.观测发现,ESFCs萌生于焊缝局部delta铁素体与奥氏体基质界面,取向在与加载轴垂直截面小于45°随机分布.之后,受微观结构约束,表面倾向于沿垂直于轴向不规则扩展;深度方向,裂纹初始与加载方向垂直,之后倾向于与柱状晶生长方向垂直.当若干取向基本一致,裂尖前沿相邻的ESFCs发生合并即形成真实DESFC,由微观结构短裂纹(MSC)阶段进入物理短裂纹(PSC)阶段.PSC阶段,表面DESFC近似与轴向垂直,在微观结构干扰下不规则扩展;深度方向,逐步演变与柱状晶生长方向垂直,后期及长裂纹阶段倾向于与加载轴成45°.最后,试样沿与加载轴垂直方向瞬时断裂.这说明了疲劳短裂纹与长裂纹形态变化具有明显差异.     

高速客车转向架构架焊接接头疲劳可靠性分析

为研究构架焊接部位的疲劳可靠度,根据国内Q345焊接头的疲劳数据,结合包含超长寿命概率S-N曲线,建立了动车组转向架焊接构架横向对接、横向T形和纵向T形焊接头的概率疲劳S-N曲线。以我国高速动车组典型的CRH2动车组转向架构架为研究对象,确定了其焊接构架吊挂点附近31个焊接头局部的疲劳应力。结合概率疲劳S-N曲线进行了较大应力部位的疲劳寿命预测和可靠度评估。结果说明:齿轮箱吊座与横梁附近的焊接部位是较危险的部位;在置信度97.5%、可靠度0.975下的寿命为3.88×108循环;在置信度97.5%、寿命为109循环的可靠度为0.948 2。     

线性均值曲线拟合疲劳S-N数据误差的统计分布

与确定疲劳可靠性曲线的原理一致，研究线性均值曲线拟合S－N数据误差的统计分布。根据误差数据的统计特点，指出可能的假设分布有三参数Weibull、正态、极大值和极小值4种分布。提出良好假设的确定方法，包括4个原则，即假设分布形状与误差数据真实分布形状的一致性、预测的总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和尾部预测的安全性。16Mn钢焊接接头试验S－N数据的分析，验证方法的有效性，说明应用一般推断方法，4种分布都可合理地作为数据的统计模型，考虑4原则后，极大值和正态分布是良好假设分布。     

应变疲劳可靠性分析的新进展与展望

应力分析较难考虑材料本构分散性和适用于弹塑性条件.未来解决结构失效问题趋向于应用应变知识.应变疲劳可靠性分析是其中的重要问题之一.现有方法仅适于缺乏试验数据时的近似分析.近期完成的一系列试验与理论研究,揭示了材料的循环应力—应变(CSS)响应存在分散性.从宏微观结合角度提出了“有效短裂纹准则”,较好地揭示了疲劳损伤及其演化的机制,说明了产生这一分散性的本质原因.考虑所有材料常数的随机性和相关性,提出了描述随机CSS响应与循环应变—寿命关系的统计模型.进一步考虑应变载荷—强度干涉,建立了新的基本分析方法.值得进一步研究的重要课题是,建立考虑平均应变/应力和多轴效应的方法,以及建立新的基于短裂纹行为理论的概率应变损伤容限设计与安全评价方法.     

确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的一种统一方法

拓展疲劳寿命数据分析方法到循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据分析,综合考虑总体拟合效果,与疲劳失效机制的一致性和设计结果的安全性3要素,提出从7种常用统计分布中确定有限疲劳可靠性数据良好假设分布的统一方法。给出了7种常用统计分布参量估计与统计推断技术以及评价3要素的技术。16Mn钢,Q235钢和1Cr18Ni9Ti钢焊接头疲劳寿命数据及循环应力幅数据和短裂纹扩展率数据的分析结果表明,在有限数据条件下,极大值分布和对数正态分布是疲劳寿命的良好假设分布,极小值分布和正态分布是裂纹扩展率和循环应力幅的良好假设分布。     

估计三种常用应力 -寿命模型概率设计 S-N曲线的统一方法

提出了适于三参数、Langer和Basquin三种常用应力－寿命模型称为广义极大似然法的估计概率设计S－N曲线及其置信限的统一方法。方法将概率设计S－N曲线表示为对数疲劳寿命均值和均方差曲线的广义形式。与现有常规和经典极大似然法方法不同,考虑所有试验数据的统计特征,应用最小二乘法先估计出均值曲线中的材料常数,然后利用极大似然原理和数学规划法估计出均方差曲线中的材料常数。有效性采用拟合相关系数、拟合误差均方差值和置信限综合评价。对反应堆不锈钢管道焊接头虚拟应力幅－裂纹萌生寿命数据及45＃碳钢成组法和极大似然法疲劳试验应力－寿命数据的分析说明了方法的有效性。一般来说,三参数模型的拟合效果最好,Langer模型次之,Basquin模型最差。本文方法的拟合效果好于现有方法,并尽量避免了现有方法受试验数据局部统计特征影响而可能给出偏于非安全估计的缺陷。     

平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-疲劳寿命关系的影响规律

试验研究了平均应变对0Cr18Ni10Ti管道钢随机应变-寿命关系的影响规律从节约试样和试验费用角度,采用改进的极大似然疲劳试验法,应变比分别为-1、-0．52、-0．22、0．029、0．18和0．48的条件下,完成了104个试样的应变控制疲劳试验在材料具有完全平均应力松弛特征、现有平均应变理论无法表征其影响情况下,首先基于Coffin—Manson方程,应用广义极大似然法有效地测定出各应变比下材料的随机应变-寿命关系．通过比较各应变比下疲劳寿命均值、对数疲劳寿命均方差和概率疲劳寿命,揭示出0Cr18Ni10Ti管道钢高可靠性时,应变比大于0有大约1．3-1．6的正面效应,小于0为负面效应现有平均应变效应研究仅考虑疲劳寿命均值可能给出错误评价;必须综合考虑均值、均方差和样本量3因素才能给出合理评价。