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基于断裂力学的地铁枕梁剩余寿命预测
| 论文题名： | 基于断裂力学的地铁枕梁剩余寿命预测 |
| 关键词： | 地铁列车;枕梁结构;裂纹扩展;疲劳寿命;断裂力学 |
| 摘要： | 断裂力学是固体力学的一个分支，主要研究含缺陷构件的破坏问题。该学科始于20世纪初，却在理论和实验领域都得到了快速的发展，这主要是因为它对工程材料和构件安全方面的重要意义。 枕梁是地铁车体结构的核心承载部位，其安全性能对列车安全运行具有举足轻重的作用。由于枕梁结构、城市地铁线路运行环境的复杂性，在实际运行的列车车体检修中，时常在枕梁上发现疲劳裂纹。这对于车体安全寿命来说是严重的潜在隐患。本文通过分析地铁线路运行工况，应用Hypermesh软件进行车体强度分析，结合ANSYS软件进行应力强度因子有限元模拟，最后运用断裂力学的手段来预测其剩余寿命，找到了一种针对实际运行工况下的车体枕梁结构剩余寿命的计算方法及流程，为经济检修提供参考数据，为车体研发设计提供技术参考。 首先，通过对该地铁线路运行情况进行分析，得到了简化运行工况的载荷、约束形式，并得到了各载荷的数值。其次，应用HyperMesh软件分别对各工况进行了强度分析，得到了枕梁焊缝处的应力分布情况，确定了假想裂纹扩展的位置及形式。然后，完成了枕梁焊缝处试样的裂纹扩展速率试验及断裂韧性试验，得到了Paris公式中的材料常数C、m值及条件断裂韧性KQ值。再次，通过估算临界裂纹长度ac大小，确定了应力强度因子简化模型的尺寸及形式，然后运用ANSYS软件进行应力强度因子计算，得到应力强度因子局与裂纹长度a之间的函数关系式。最后，根据枕梁实际运行工况，推导出了枕梁焊缝区疲劳裂纹的剩余寿命计算公式，总结出了一套剩余寿命计算流程。 |
| 作者： | 高杨坤 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 张瑞金 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东北大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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