LZ50车轴钢疲劳短裂纹萌生的数值模拟

针对LZ50车轴钢的疲劳短裂纹应用数值方法对疲劳短裂纹在LZ50车轴钢中的萌生进行了数值模拟.利用二维Voronoi图随机地生成了该材料的微观结构.根据对疲劳试样所施加的载荷,结合有限元法得到了该微观结构中应力和应变的分布规律.最后利用材料的疲劳S-N曲线和裂纹萌生的概率方法给出了在不同循环周次下LZ50钢中疲劳短裂纹的萌生过程.该数值模拟的结果可用于进一步分析LZ50车轴钢中疲劳短裂纹的扩展和群体演化行为.文中还指出在单向拉压的工况下,短裂纹的萌生方向主要受到与载荷方向相一致的应变影响,最大剪应变方向萌生方向的夹角为45°.     

寿命服从对数正态分布、有置信度时概率疲劳S-N曲线的合理重构

当概率疲劳S-N曲线以特定存活概率(P)和置信度(C)的方式给出并无法重做试验时,除特定P-C外无法做其它概率水平的可靠性分析.因此,需要广泛适用的曲线模型.建立了疲劳寿命服从对数正态分布时疲劳试验S-N数据及广义曲线的Monte Carlo模拟重构方法.为了避免现有人为放大样本到数千给出偏危险评价,从实际试验情况出发,采用了材料小试样每组样本7至20、结构试样每组样本至多10个、还原统计参量误差小于5%的模拟策略.然后,依据模拟数据利用回归法重建了可实现任意P-C水平可靠性分析的P-C-S-N曲线.铁路60Si2Mn高强度弹簧钢概率曲线的重构实践说明了方法的有效性与适用性.     

测定概率疲劳长裂纹扩展门槛值的新方法

提出了合理测定随机疲劳长裂纹扩展门槛值的“局部概率Paris关系法”．揭示了常规法不能保证各试样门槛值数据处于相同扩展率水平,测定结果不尽合理的缺陷．以Paris-Erdogan方程描述门槛值附近局部试验数据,考虑数据分散性规律和试样数量两方面的影响,在应力强度因子服从对数正态分布下建立了包含存活概率和置信度的局部概率关系模型,以可接受临界扩展率对应概率因子为依据测定概率门槛值．LZ50钢车轴试验数据分析验证了方法的合理性和有效性．     

故障相关的表决可修系统可用度计算

为解决k/n(F)表决可修系统中零部件的故障相关干涉问题,根据零部件工作寿命之间的正相关结构,运用Copula函数的相关性理论,提出微时间差t→t+Δt内系统一步状态转移矩阵概念,建立了故障相关的表决可修系统可靠性模型.模型全面考虑了共因故障、零件工作寿命和修复时间分布的一般性,从而突破传统独立指数型可修系统可靠性模型的三类局限性.验证了k/n(F)可修系统相关性模型的通用性,给出了Copula模型选择和估计相关程度参数的方法.     

轨道车辆轮对的关键力学问题及研究进展

从服役失效模式、原因与后果入手,研究了轨道车辆轮对可靠性与安全性相关的关键力学问题与进展.首先总结了5种车轮踏面失效与4种非踏面失效、5种车轴失效和6种轴承失效模式.阐述了与失效模式相关的成因和后果.讨论了可能的解决方法.然后介绍了超长疲劳寿命可靠性分析、光滑表面疲劳短裂纹理论与结构安全评价方法和轮轨接触材料与形貌匹配3个关键力学问题与研究进展.进一步展望了轮轨接触多学科优化、考虑几何与载荷约束及环境影响的轴承接触疲劳理论和轮对集成可靠性与安全性分析评价方法是未来3个值得研究的关键力学问题.     

高速铁路工程中若干典型力学问题

高速铁路是一个复杂的系统工程,涉及一系列关键力学问题.本文讨论高速铁路工程中的3个关键固体力学问题:高速铁路轮轨滚动接触力学问题、高速列车关键结构部件疲劳问题和高速列车与线路结构动态相互作用问题;概述了其研究进展与工程应用;提出了今后进一步结合高速铁路工程需求的研究方向.     

估计三种常用疲劳应力—寿命模型P—S—N曲线的统一经典极大似然法

拓展经典极大似然法到Langer模型,提出了估计三参数、Langer和Basquin三种常用疲劳应力-寿命模型P-S-N曲线及其置信限的统一方法。方法用于处理极大似然法疲劳试验得到的S-N数据,该试验在特别关注的参考载荷试验一组试样,其余试样在不同载荷下试验,以参考载荷试验数据的统计参量为基础,按照每个模型中材料常数协同处于相同概率水平原则,将曲线表示为对数疲劳寿命均值和均方差线的广义形式,至多4个材料常数,曲线中的材料常数按极大似然原理采用数学规划法求出。45#碳钢缺口试样（kt=20)对称循环加载试验数据的分析说明了方法的有效性,分析还揭示合理模型有必要通过比较拟合效果、预计误差和应用安全性来确定,三参数模型的拟合效果最好,Langer模型稍差,Basquin模型较差,从拟合效果、预计误差和应用安全性角度,Basquin模型不适于描述该套数据。此外,经典极大似然法估计结果可能因受局部统计参量影响而给出非安全估计,有必要发展改进的可以最大限度着小这种影响的方法。     

New method for measuring random thresholds of long fatigue crack propagation

A so-called "local probabilistic Paris relation method" was presented for measuring the random thresholds of long fatigue crack propagation. A check was made to the conventional method, in which the thresholds were measured statistically and directly by the test data. It was revealed that this method was not reasonable because the test data have seldom a unified level of crack growth rates. Differently,in the presented method the Paris-Erdogan equation was applied to model the local test data around the thresholds. Local probabilistic relations with both the survival probability and the confidence were established on a lognormal distribution of the stress density factors. And then, the probabilistic thresholds were derived from the probabilistic factors with a given critical level of growth rate. An analysis on the test data of LZ50 axle steel for the Chinese railway vehicles verifies that the present method is feasible and available.     

PROBABILISTIC MODELS FOR LONG FATIGUE CRACK GROWTH RATES OF LZ50 AXLE STEEL

IntroductionStudy on the model of fatigue crack growth rate (da/dN) and measurement of theprobabilistic curves of the model are a basis of the fatigue damage tolerate design and theprobabilistic safety assessment. Some benefit efforts have been made in th…     

卡尔曼滤波在室内定位系统实时跟踪中的应用

为了解决室内定位系统实时跟踪应用中所估算的用户位置方差较大,用户位置移动不平缓这一难题,提出了一种基于卡尔曼滤波的室内定位方法.首先利用最近邻居法估算用户的位置坐标,然后再利用卡尔曼滤波算法对用户的估算位置坐标进行滤波处理,以提高室内定位系统的性能和稳定性.实验结果表明,卡尔曼滤波算法可以将2 m以内85%的定位精度进一步提高到93%,3 m以内95%的定位精度提高到98%,改进效果明显而且稳定.