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铁路货车焊接结构疲劳寿命预测研究

作　者: 王宇
导　师: 李晓峰
学　校: 大连交通大学
专　业: 车辆工程
关键词: 铁路货车 焊接结构 等效结构应力法 疲劳寿命预测
分类号: TG405
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


焊接是铁路车辆的主要连接方式,铁路货车车体基本上都是用板材焊接而成的,其中包含了各种接头形式,结构越多接头形式越复杂。实际运用经验表明,焊接结构的破坏的90%为疲劳失效。再加上,铁道车辆在运行过程中,车体所承受的力是一个连续的随机过程,焊接部位的应力状态变得十分复杂,用材料力学、弹性力学的方法求解变得很困难,在这方面,借助计算机运用“虚拟仿真方法”和疲劳理论的结合对其分析显得尤为必要。本文介绍了目前国际上广泛的采用的疲劳评估标准国际焊接协会IIW标准、英国钢结构BS标准以及北美铁路协会AAR标准和Goodman曲线方法,以及目前最新的焊接结构疲劳寿命预测技术等效结构应力法,又被称为网格不敏感的主S-N曲线法。然后采用AAR机务标准中相应的货车的载荷谱,运用以上的疲劳评估标准和方法对C80b型不锈钢运煤敞车车体的焊接结构进行疲劳寿命预测。并针对基于以上标准所得出的结果,分析了几种标准和方法之间的优势和劣势。最后应用等效结构应力法为对铁路车辆上的常见焊接接头进行疲劳分析,并结合等效结构应力在实际运用中的实例提出一些提高焊接接头疲劳强度的措施。本文是以铁路货车作为研究对象,通过对各种标准计算结果和过程的对比,得出各,种标准在运用过程的一些特点。并提出了一些提高焊接接头疲劳强度的方法,为铁路车辆抗疲劳设计提供了参考。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
第一章 绪论  10-15
  1.1 前言  10
  1.2 课题提出和研究意义  10
  1.3 焊接疲劳发展概况  10-12
  1.4 车辆焊接结构疲劳研究方法状况  12-13
  1.5 提高焊接结构疲劳性能方法的研究意义  13-14
  1.6 本文主要内容  14
  本章小结  14-15
第二章 焊接疲劳基本理论  15-22
  2.1 疲劳理论  15-17
    2.1.1 疲劳累积损伤理论  15-16
    2.1.2 材料的S-N曲线  16-17
    2.1.3 材料的疲劳极限  17
  2.2 焊接相关理论  17-21
    2.2.1 焊接主要类型  17-19
    2.2.2 焊接接头组成  19-20
    2.2.3 焊接结构疲劳失效的原因  20-21
  本章小结  21-22
第三章 货车焊接疲劳评估标准与计算方法  22-33
  3.1 疲劳评估的相关标准  22-28
    3.1.1 BS标准  22-24
    3.1.2 IIW标准  24-25
    3.1.3 AAR标准的疲劳评估方法  25-28
  3.3 等效结构应力法  28-31
    3.3.1 结构应力定义  28-29
    3.3.2 等效结构应力定义  29-31
  3.4 Goodman图标准评定  31-32
  本章小结  32-33
第四章 C80b型不锈钢运煤敞车疲劳寿命计算  33-52
  4.1 车体结构介绍  33
    4.1.1 C80b型不锈钢运煤敞车概述  33
  4.2 C80b型不锈钢运煤敞车车体有限元模型  33-35
  4.3 疲劳载荷以及载荷谱  35-40
    4.3.1 疲劳计算的载荷谱  35-36
    4.3.2 疲劳载荷计算工况  36
    4.3.3 静强度计算结果  36-40
  4.4 疲劳寿命评估点的选取  40
  4.5 BS标准疲劳评估结果  40-42
  4.6 IIW标准疲劳评定结果  42-43
  4.7 AAR标准的疲劳评估结果  43-44
  4.8 等效结构应力计算  44-48
  4.9 基于等效结构应力的疲劳评估结果  48-49
  4.10 四种标准的结果对比  49-51
  本章小结  51-52
第五章 基于等效结构应力法的车辆焊接接头疲劳强度分析  52-70
  5.1 等效结构应力法的适用性  52-53
  5.2 几种常见的焊接接头形式  53-55
    5.2.1 对接接头  53
    5.2.2 搭接接头  53-54
    5.2.3 十字形接头  54
    5.2.4 T形焊接接头  54-55
  5.3 常见焊接接头的应力集中系数对比  55-60
    5.3.1 对接接头的应力集中系数  55-56
    5.3.2 T型焊接接头的应力集中系数  56-58
    5.3.3 十字型焊接接头的应力集中系数  58-60
  5.4 提高焊接接头疲劳强度的措施  60-69
    5.4.1 增加补强部件  60-62
    5.4.2 转移焊接位置  62-65
    5.4.3 改变焊接接头尺寸  65-69
  本章小结  69-70
结论  70-71
参考文献  71-73
攻读硕士期间发表的论文  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题 > 疲劳强度问题
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