基于High-Goodman耐候钢腐蚀深度与疲劳强度关系研究

客货运轨道交通车辆经长时间运行后会发生局部锈蚀甚至锈穿的现象,给车体结构服役带来巨大的安全隐患。为了研究腐蚀深度对车体结构疲劳强度的影响,从现车截取不同腐蚀深度的试样进行疲劳试验,获得疲劳极限,借助车体强度仿真计算和High-Goodman疲劳极限图开展耐候钢腐蚀深度与疲劳关系研究。结果表明:车体腐蚀部位的失效模式为均匀腐蚀+局部点蚀,不同腐蚀深度试样的中值疲劳极限应力相差不大,约为未腐蚀状态下试样中值疲劳极限应力的65%,疲劳失效均起源于点蚀坑;当试样腐蚀深度达到30%时触发High-Goodman的安全疲劳边界,腐蚀深度超过50%时将触发疲劳仿真计算边界,给车体结构服役安全带来疲劳失效危害。

基于FKM标准的转向架构架疲劳强度评估

随着车辆速度的提升及振动程度的加剧,转向架焊接部位极易发生疲劳破坏,因此选用较为科学的疲劳评估标准非常重要。文章以某高速动车组拖车转向架构架为例,综合UIC 515-4和EN 13749标准要求进行超常载荷和模拟运营载荷等工况分析,依据分析结果选取疲劳评估点,并分别应用FKM标准和修正的Goodman-Smith曲线进行疲劳强度评估和对比分析。结果表明:FKM标准可应用于轨道车辆各结构的疲劳强度评估,且评估过程更为科学合理,评估结果更为保守可靠。

平均应力对50钢超高周疲劳性能的影响

为了进一步拓宽超声疲劳试验的研究范围，对50钢进行了含有平均应力的三点弯曲和非对称拉压疲劳性能试验，得到相应的疲劳，S-N曲线，研究了平均应力对其超高周疲劳性能的影响。结果表明：超声频率加载下平均应力对50钢疲劳性能有显著影响，在应力幅相同的情况下，随着平均应力的增大，疲劳寿命降低；常规疲劳用于描述平均应力影响的Morrow关系仍能描述超声频率加载下高周疲劳（〈10^7周次）范围内拉伸平均应力对50钢疲劳性能的影响，但是不能用来描述超高周范围内拉伸平均应力和弯曲平均应力对疲劳性能的影响；常规疲劳用于描述平均应力影响的Goodman模型仍能很好地描述超声频率加载下一定寿命的应力幅值和平均应力的配合。

高速铁路接触网关键零件的疲劳载荷谱编制

确定接触网系统的关键零部件,编制其疲劳载荷谱,是高速铁路接触网疲劳可靠分析的基础。本文建立接触网故障树模型,结合接触网零部件的故障率统计数据,确定接触网系统的薄弱环节;建立连续28跨的接触网结构有限元模型,针对列车在单弓、双弓两种运行模式分别进行250km/h、260km/h、270km/h、280km/h、290km/h、300km/h等六种速度的振动响应分析,确定接触网系统的关键零部件。对典型工况下关键零部件的载荷历程进行浓缩和载荷分级,采用雨流计数法对载荷计数。利用Goodman直线对载荷进行均值处理,编制关键零部件的疲劳载荷谱。

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.

气动载荷影响下的高速列车车体疲劳强度评估方法

对比了国内外高速列车车体设计标准中气动载荷的设计要求,分析了明线会车侧墙压力波,采用时间积分法,将车体瞬态压强转化为侧墙气动载荷,参照标准BS EN 12663-1—2010确定了包括气动载荷的车体疲劳载荷工况,以某型动车组头车为研究对象,建立了车体有限元模型,基于车体Goodman疲劳强度曲线编写了车体疲劳强度后处理程序,研究了车体疲劳特性。计算结果表明:在不考虑气动载荷时计算的较大应力幅值出现在底架上,而在考虑气动载荷时计算的车体较大应力幅值出现在侧墙门角和窗角上,最大应力幅值为33.63 MPa,疲劳强度安全系数为2.26,相对于侧墙,底架的应力幅值较小,小于10.00 MPa,疲劳强度安全系数大于10.00。在垂向载荷作用下,侧墙最大当量应力为68.17 MPa,叠加气动载荷后侧墙最大当量应力为85.31 MPa,应力增大了25.14%,因此,气动载荷对侧墙影响较大,容易导致侧墙发生疲劳失效。可见,在高速列车车体设计时,应将气动载荷与其他疲劳载荷相组合对车体疲劳强度进行评定。