铁道车辆疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制与应用

研究铁道车辆疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制及其应用方法。提出基于中短与长寿命概率疲劳S—N曲线,确定任意可靠性水平的疲劳强度,以及计算疲劳可靠性设计Goodman-Smith图中转折点坐标的全概率方法。研究表明:以车轮旋转一周、疲劳主应力交变一次为基本循环特征,疲劳寿命用行驶里程表示,以万km为基本单位来绘制铁道车辆的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图较为合理。当结构的设计寿命和循环特征与Goodman-Smith图存在差异时,引入换算系数进行修正;当结构部件的疲劳载荷模式与绘制Goodman-Smith图试样的试验载荷模式存在差异时,引入折算系数进行修正;当结构部件的结构形状与尺寸、表面质量、环境条件等可能与绘制Goodman-Smith图的试样存在差异时,引入相应修正系数进行修正;分别给出了上述3种修正系数的表达式。并以LZ50钢疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制、修正及其在铁道车辆车轴设计中的应用为例,验证了方法的可行性。

修正的Goodman线图试验研究

通过对 0 9V钢乙形型材母材及其焊接接头Goodman疲劳极限线图试验的研究 ,获得了具有一定存活率和置信度的P -S -N曲线以及修正的Goodman疲劳极限线图。为进行非对称循环条件下的抗疲劳设计 。

B级车轮铸钢的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图

为获得任意可靠性水平下铁道车辆B级车轮铸钢的疲劳设计依据,利用材料的概率机械性能、疲劳极限、中短与长寿命范围的疲劳S-N曲线参数,确定该铸钢的疲劳可靠性设计Goodm an-Sm ith图.图中用车辆行驶里程度量车轮的疲劳寿命.采用Goodm an修正考虑平均应力效应,疲劳强度由中短与长寿命范围的概率疲劳S-N曲线确定.图中八边形的顶点坐标由全概率模式求解.

高温角阀阀座焊缝开裂原因分析

以高温高压角阀简化后的阀座组件为研究对象,利用有限元法及Goodman图法分析其服役过程中的应力情况与疲劳寿命,定性讨论阀座热装预应力对阀门性能的影响以及出现焊缝开裂的原因。研究结果表明,出口焊缝开裂为疲劳破坏,温度变化是导致焊缝开裂的主要因素;热装预应力的存在对阀门整体应力分布无影响,但造成进口焊缝平均应力幅值增加,降低了焊缝的疲劳寿命;而出口焊缝应采用U型坡口,可以提升其疲劳寿命。

ZG230-450铸钢的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图

研究铁道车辆ZG230-450车轮铸钢疲劳可靠性设计Goodman-Smith图的绘制方法。图中疲劳寿命单位采用循环数或车辆行驶里程万公里,疲劳强度由中—短与长寿命范围的概率疲劳S—N曲线确定,图中转折点坐标与设计判据采用全概率模式求解。应用文中方法可获得任意可靠性水平下ZG230-450铸钢中短与长寿命范围的疲劳可靠性设计Goodman-Smith图。

Y25型新型转向架轴箱强度性能分析

依据UIC510-3为载荷标准,对新研制的Y25型转向架轴箱进行载荷分析,确定了其在计算分析时的载荷工况.利用COSMOSWorks计算了两种工况下的静强度指标,用Goodman图校核了疲劳强度.为考证实际轴箱的强度性能,进行了实物试验.计算分析和试验结果表明:轴箱静强度和疲劳强度均满足要求,新研制的转向架轴箱安全可靠.

焊接构架疲劳强度的评估方法

为适应国际铁路联盟UIC标准中规定用Goodman图进行焊接构架的疲劳强度评估,且为目前我国提速及高速转向架普遍采用焊接构架,研究焊接构架疲劳强度评估方法。首先介绍了焊接构架疲劳强度评估的思路以及(UIC)ORE B12委员会确定疲劳强度评估值的方法;其次提出了基于概率理论以及疲劳理论的两种确定疲劳强度评估值的新方法;最后通过实际应用比较,给出了最佳方法。

16MnR板材对接接头疲劳试验

列车运行速度的不断提高使转向架焊接构架疲劳破坏问题日益突出,由于缺乏适用于国内材料和焊接条件的基础疲劳性能数据,对机车车辆工业广泛使用母材和主要焊接接头形式的疲劳性能基本数据库的建设就显得十分必要。利用瑞士RUMAL电磁高频疲劳试验机测定16MnR板材对接接头的疲劳性能。使用成组法和台阶法获得接头的S-N曲线、存活率95%置信度水平90%的P-C-S-N曲线及接头的条件疲劳极限,最后利用八点法获得接头修正的Goodman-Smith图,这些结果可为焊接结构的可靠性设计、服役寿命估计提供试验数据基础。

混凝土泵车结构疲劳强度试验研究

本文以某公司设计生产的45 m混凝土泵车为研究对象,根据有限元计算结果,对其大应力部位进行了最危险工况动应力测试。同时根据大应力部位结构特点,采用疲劳试验机进行了该泵车高强钢角焊接试样疲劳试验,由疲劳试验结果绘制Goodman疲劳极限图。根据实测动应力及疲劳极限图对该泵车结构进行疲劳强度评估,并提出改进意见。本文研究方法也可用于其他难以获得载荷谱的机械结构疲劳强度评估。

某柴油机柴油滤支架振动疲劳断裂分析及优化设计

某柴油机柴油滤支架在台架振动试验中,在持续复杂交变载荷的作用下,支架薄弱点发生疲劳断裂。我们采用有限元前后处理软件及有限元求解器对该支架进行振动疲劳仿真分析,使用古德曼图对支架薄弱位置进行FEMAP NASTRAN,安全系数评估,与实际断裂位置进行对比,验证仿真分析的正确性。在此基础上提出多种改进方案,并对新方案进行可靠性评估,确定最终方案。

40车轴钢疲劳性能的试验研究

本文通过对40车轴钢的疲劳性能进行试验研究，利用升降法测出了疲劳极限，结合成组试验法绘出了P－S－N曲线及修正的Goodman疲劳极限线图．

基于修正古德曼曲线的阀芯疲劳分析

阀芯在多路阀阀体内运动的过程中,阀芯的疲劳强度对阀的整体质量有很大影响,而通常设计过程中仅通过有限元软件(ANSYS)分析阀芯强度,忽视疲劳强度验证,可能会在后期带来一些质量问题。针对这一问题,基于阀芯的实际分析,说明了修正的古德曼曲线的运用方法。古德曼曲线是一种研究物体在振幅恒定、循环载荷的非零平均应力作用下影响其疲劳寿命的方法。基于修正的古德曼曲线并结合有限元分析实际应用的三根阀芯,验证了此曲线的实用性。

航空有机玻璃的疲劳寿命

主要从疲劳S-N曲线、等寿命图两个方面研究了航空有机玻璃的疲劳寿命。研究结果表明:由Goodman模型拟合的有机玻璃疲劳等寿命图不但本身具有很高的相关性系数,同时能很好地预测某一寿命下材料的安全系数,是拟合航空有机玻璃等寿命图的优选模型。Goodman模型等寿命图使试验人员很清楚地找到每一个点对应的σ_(max),σ_(min),σ_a,σ_m,R,N值,节省了试验的时间和成本;由已知的许用安全系数,可以计算出任一工作点的安全系数和安全区,为结构的设计提供依据。

Ti-6Al-4V钛合金长寿命疲劳试验

研究了Ti-6Al-4V在室温空气环境下的疲劳性能,获得疲劳寿命为107下的Goodman曲线.结果表明,用简化的Goodman直线代替Goodman曲线对于Ti-6Al-4V钛合金偏于保守.对断口形貌的观察表明应力比R在0附近时裂纹萌生于内部,而当应力比接近-1和1时裂纹萌生于表面.另外,研究了估算Ti-6Al-4V在不同应力比的疲劳强度估算公式,得出Ti-6Al-4V厚板和挤压件缺口试样估算公式的系数,分别为1.422和1.042.

工程机械螺栓疲劳失效预防方法研究

疲劳损伤是工程机械发生破坏、失去基本功能的主要原因之一。通过对裂纹的形成、发展、延伸和破坏四个阶段进行理论分析,对劳损流程、螺纹疲劳因素的S-N图与经过修改的古德曼曲线都进行解析,并给出了避免螺栓疲劳因素损坏、有效避免疲劳的方法。

基于UIC和JIS标准的焊接构架疲劳强度对比分析研究

运用UIC标准Goodman-Smith图法和JIS标准的疲劳评价方法,以地铁转向架构架的侧梁焊接结构为研究对象,使用有限元法对其疲劳强度进行对比研究。以JIS标准中的裂纹扩展法和名义应力法分别评估单边角焊缝和背面焊接位置角焊缝的焊根疲劳强度,以UIC标准中的结构应力法评估角焊缝的焊趾疲劳强度。结果表明,使用UIC标准考核构架侧梁焊缝的焊趾满足疲劳强度要求,而使用JIS标准考核构架侧梁焊缝的焊根不满足疲劳强度要求,因此对于焊接构架角焊缝应结合2个标准对其焊趾和焊根综合进行疲劳强度评估。

实测数据量大小对疲劳强度评估结果影响的研究

提速机车和客车的运用特点是全寿命时间长、运行线路条件相对固定。如何经济、有效地对结构疲劳强度进行评估是很重要的工作。首先介绍了疲劳强度评估的方法;其次,按不同的里程从全程数据中抽取数据并计算等效应力幅;最后通过对比分析,得出实测数据量大小对疲劳强度评估结果的影响程度,提出了经济、有效的采样方案。

城市铁路转向架焊接构架强度有限元校核

建立了城市铁路转向架焊接构架的六面体网格有限元模型,按照UIC 515-4—1993和EN 13749—2011标准施加载荷及边界约束,计算构架在7个超常载荷工况及15个运营载荷工况下的应力分布,依据第四强度理论评价构架的静强度,采用修正的Goodman疲劳极限图对焊接构架疲劳强度进行校核计算。结果表明:该转向架焊接构架的静强度及疲劳强度满足标准规定的设计要求。计算结果为同类型城市铁路转向架构架的设计、改进和优化提供了重要的参考依据。

单轴转向架焊接构架疲劳强度及模态分析

根据TB/T 2368-2005《动力转向架构架强度试验方法》,采用有限元方法对构架进行强度校核。针对单轴转向架的结构特点,设计了4种超常载荷工况来对构架做静强度评定;设计了9种运营载荷工况,利用Goodman疲劳极限图对构架的疲劳强度进行校核。最后对构架做了模态分析。结果表明构架的强度、刚度均满足车辆运行要求。

空气弹簧气室载荷对焊接构架疲劳强度影响

为保证轨道车辆结构安全性,针对二系悬挂采用空气弹簧的转向架焊接构架,基于JIS标准的疲劳评价方法和Goodman图法,根据EN 13749主要运营工况进行加载,从工程应用角度出发,以构架焊接成型后是否可从外部进行实时监测和检测为评判标准,将侧梁上盖板单边角焊缝分为梁内焊根和梁外焊趾,将侧梁双边角焊缝分为梁内角焊缝和梁外角焊缝分别进行疲劳校核,完成了焊接构架侧梁角焊缝全面的疲劳评估。以是否添加空气弹簧气室压力作为研究变量,依照运动中机械载荷带来的空气弹簧气室压力变化进行气室载荷加载,研究空气弹簧气室压力对构架疲劳强度的影响。结果表明:在4种焊缝特征类型中,上盖板单边角焊缝焊根和背面焊接位置角焊缝基于JIS标准疲劳设计未满足疲劳强度要求;侧梁上盖板单边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响,焊根部位疲劳安全系数降低7.1%,焊趾部位疲劳安全系数降低29.8%;而侧梁内侧、外侧双边角焊缝受空气弹簧气室压力交变作用影响较小,疲劳安全因子降低仅2%左右。