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虚拟疲劳试验及其在重载敞车结构设计中的应用
发表时间:2007-1-15 齐车集团公司 关晓丽  李向伟  大连交通大学   兆文忠   来源:e-works
关键字:CAE 载荷谱 S-N曲线 
针对车辆焊接结构重载后导致的疲劳断裂问题,论文提出了车辆产品设计阶段的虚拟疲劳实验对策。基于可靠的有限元数值仿真模型,以及美国AAR标准中的载荷谱、焊接接头的S-N曲线数据库,论文以重载新型敞车为应用对象,在设计阶段,对其进行了疲劳寿命预测,预测结果表明该车确实存在疲劳寿命薄弱部位。在我国货车设计历史上,首次实现了真正意义上的寿命设计。

    将全部计算结果汇总到下表,该设计方案中寿命比一目了然。
    数据汇总表


    通过疲寿命,该车绝大多数部位满足寿命25年的要求,而寿命为21.2年的部位设计是必须修改的部位。不需强调指出是,上述全部工作是在样车制造之前,而不是在其后,其意义不言而喻。


    3 小结
    本文介绍了虚拟疲劳试验技术及重载敞车设计中的应用,应用结果表明:
    (1)将虚拟疲劳试验技术用于方案设计,从而可以避免或减少产品生命周期上游的设计缺陷。基于这一技术,在设计阶段将疲劳寿命量化,这才是工程意义上的可靠性设计所需要的。
    (2)车辆焊接结构的虚拟疲劳试验需要二个必要条件:一是动应力谱;二是焊接接头的S-N曲线。前者需要好的有限元模型,后者需要好的S-N曲线数据库。例如美国AAR标准,英国BS标准,国际焊接学会(IIW)标准中的S-N曲线数据库就非常实用。

    4  参考文献
[1].美国铁路标准, AAR机务标准手册[S],美国:北美铁路协会,1999。
[2]. 中华人民共和国铁道部标准,TB/T1335-1996铁道车辆强度设计及试验鉴定规范[S],北京:中华人民共和国铁道部,1996。
[3].[英]T.R.格尔内著,周殿群译,焊接结构的疲劳[M],北京:机械工业出版社,1988。

本文系e-works专稿,未经授权严禁转载。
 
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责任编辑:李翔