火車(chē)輪鋼材疲勞可靠性研究.pdf

1、為了適應(yīng)高速列車(chē)的運(yùn)行要求，鐵道部四方車(chē)輛研究所組織全國(guó)多個(gè)單位聯(lián)合攻關(guān)，制定《160km/h以上客車(chē)及動(dòng)車(chē)組用輪軸設(shè)計(jì)規(guī)范的制定及試驗(yàn)研究》標(biāo)準(zhǔn)。本課題所研究的車(chē)輪疲勞壽命可靠性分析是該規(guī)范制定過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文重點(diǎn)對(duì)兩種機(jī)車(chē)和客車(chē)車(chē)輪進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn)研究，運(yùn)用概率論知識(shí)對(duì)車(chē)輪的疲勞壽命進(jìn)行了可靠性分析，分析不同材料、不同結(jié)構(gòu)和加工工藝對(duì)車(chē)輪疲勞壽命的影響，為制定車(chē)輪設(shè)計(jì)規(guī)范提供了必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。 本課題研究了我國(guó)現(xiàn)行

2、兩大類(lèi)車(chē)輪實(shí)體的疲勞性能，疲勞試樣取自于實(shí)物車(chē)輪，故綜合反映了不同的車(chē)輪結(jié)構(gòu)、加工工藝、材料的疲勞性能。實(shí)驗(yàn)前對(duì)疲勞試樣的取材部位、切割方式、加工工藝、力學(xué)性能進(jìn)行了大量的分析準(zhǔn)備工作，保證了試樣的原始狀態(tài)和結(jié)果的真實(shí)可靠性。 本文重點(diǎn)對(duì)兩種類(lèi)型的車(chē)輪材料進(jìn)行疲勞試驗(yàn)研究，車(chē)輪鋼材疲勞極限是安全評(píng)定和可靠性分析的基礎(chǔ)，是車(chē)輪進(jìn)行抗疲勞設(shè)計(jì)的重要依據(jù)，為了測(cè)試疲勞極限，本文使用配對(duì)升降法；為了繪制兩種車(chē)輪S-N曲線(xiàn)，使用成組法在三

3、級(jí)應(yīng)力水平下測(cè)試了其疲勞壽命，由于在長(zhǎng)壽命區(qū)疲勞壽命分布分散性大，故在中等壽命區(qū)選擇三級(jí)應(yīng)力水平，運(yùn)用可靠性原理對(duì)每組試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了可靠性分析。 使用升降法和成組法中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用最小二乘法擬合兩種車(chē)輪的中值應(yīng)力-壽命曲線(xiàn)，即S-N曲線(xiàn)；對(duì)同一應(yīng)力水平下疲勞壽命分布進(jìn)行正態(tài)性檢驗(yàn)，證明了兩種車(chē)輪的疲勞壽命服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布，在此基礎(chǔ)上計(jì)算了不同可靠度的P-S-N曲線(xiàn)。 通過(guò)對(duì)兩種類(lèi)型車(chē)輪鋼材的P-S-N曲線(xiàn)方程的分析，應(yīng)

4、用數(shù)值計(jì)算方法研究了可靠度P與P-S-N曲線(xiàn)方程參數(shù)的關(guān)系，得出了可靠度P與P-S-N曲線(xiàn)方程參數(shù)之間呈線(xiàn)性關(guān)系，這種線(xiàn)性關(guān)系對(duì)兩種車(chē)輪材料具有普遍意義，此結(jié)果為得到兩種材料在任意可靠度下P-S-N曲線(xiàn)估計(jì)的通用數(shù)學(xué)方程式奠定了基礎(chǔ)。 根據(jù)可靠度P與P-S-N曲線(xiàn)方程參數(shù)的關(guān)系，運(yùn)用概率論原理計(jì)算了兩種車(chē)輪鋼材在任意可靠度下的P-S-N曲線(xiàn)估計(jì)方程，對(duì)兩種材料使用P-S-N曲線(xiàn)估計(jì)方程可直接計(jì)算任意可靠度下不同應(yīng)力的疲勞壽命，對(duì)