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原文传递火车轮钢材疲劳可靠性研究

论文题名：	火车轮钢材疲劳可靠性研究
关键词：	火车轮轴;车轮疲劳寿命;车轮钢材;疲劳可靠性;P-S-N曲线;正态分布
摘要：	为了适应高速列车的运行要求，铁道部四方车辆研究所组织全国多个单位联合攻关，制定《160km/h以上客车及动车组用轮轴设计规范的制定及试验研究》标准。本课题所研究的车轮疲劳寿命可靠性分析是该规范制定过程中的一项重要内容。本文重点对两种机车和客车车轮进行疲劳寿命试验研究，运用概率论知识对车轮的疲劳寿命进行了可靠性分析，分析不同材料、不同结构和加工工艺对车轮疲劳寿命的影响，为制定车轮设计规范提供了必要的基础数据。本课题研究了我国现行两大类车轮实体的疲劳性能，疲劳试样取自于实物车轮，故综合反映了不同的车轮结构、加工工艺、材料的疲劳性能。实验前对疲劳试样的取材部位、切割方式、加工工艺、力学性能进行了大量的分析准备工作，保证了试样的原始状态和结果的真实可靠性。本文重点对两种类型的车轮材料进行疲劳试验研究，车轮钢材疲劳极限是安全评定和可靠性分析的基础，是车轮进行抗疲劳设计的重要依据，为了测试疲劳极限，本文使用配对升降法；为了绘制两种车轮S-N曲线，使用成组法在三级应力水平下测试了其疲劳寿命，由于在长寿命区疲劳寿命分布分散性大，故在中等寿命区选择三级应力水平，运用可靠性原理对每组试验数据进行了可靠性分析。使用升降法和成组法中的试验数据，利用最小二乘法拟合两种车轮的中值应力-寿命曲线，即S-N曲线；对同一应力水平下疲劳寿命分布进行正态性检验，证明了两种车轮的疲劳寿命服从对数正态分布，在此基础上计算了不同可靠度的P-S-N曲线。通过对两种类型车轮钢材的P-S-N曲线方程的分析，应用数值计算方法研究了可靠度P与P-S-N曲线方程参数的关系，得出了可靠度P与P-S-N曲线方程参数之间呈线性关系，这种线性关系对两种车轮材料具有普遍意义，此结果为得到两种材料在任意可靠度下P-S-N曲线估计的通用数学方程式奠定了基础。根据可靠度P与P-S-N曲线方程参数的关系，运用概率论原理计算了两种车轮钢材在任意可靠度下的P-S-N曲线估计方程，对两种材料使用P-S-N曲线估计方程可直接计算任意可靠度下不同应力的疲劳寿命，对车轮制定设计规范和安全寿命评估提供了理论计算依据。
作者：	韩文钦
专业：	工程力学
导师：	张亦良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	北京工业大学
学位年度：	2005
正文语种：	中文