車輛結構強度及可靠性基礎

目錄
第1章 緒論 1
第2章 鐵路車輛及結構發(fā)展概述 6
2.1 車輛分類及其用途 6
2.1.1 機車車輛 6
2.1.2 動車組車輛 7
2.1.3 城軌車輛 15
2.1.4 磁懸浮列車 20
2.1.5 管道列車 26
2.1.6 鐵路貨車 27
2.2 車輛的技術參數(shù) 28
2.2.1 車輛性能參數(shù) 28
2.2.2 車輛主要尺寸 30
2.3 鐵路車輛的基本組成 34
2.3.1 車體結構 36
2.3.2 轉向架 38
2.3.3 制動裝置 51
2.3.4 驅動裝置 52
2.3.5 受電弓 53
2.3.6 車端連接裝置 54
2.3.7 車輛內部設備 56
2.4 本章小結 58
思考題 58
參考文獻 58
第3章 車輛結構強度設計基礎 59
3.1 疲勞概念及評估方法 59
3.1.1 疲勞機理與特點 59
3.1.2 斷口形貌及其識別 62
3.1.3 疲勞損傷評估方法 64
3.1.4 抗疲勞評估標準 68
3.2 疲勞強度及預測方法 72
3.2.1 材料基本力學性能 73
3.2.2 疲勞極限的估算方法 74
3.2.3 疲勞壽命的數(shù)學表達 76
3.2.4 疲勞數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析 78
3.2.5 疲勞壽命評估方法 81
3.3 疲勞斷裂力學概述 85
3.3.1 斷裂力學的發(fā)展 85
3.3.2 裂紋尖端應力場 87
3.3.3 裂紋擴展速率模型 90
3.3.4 斷裂力學參數(shù)的測試 94
3.3.5 斷裂力學的解析方法 96
3.3.6 斷裂力學的數(shù)值解法 101
3.4 疲勞性能的影響因素 104
3.4.1 服役環(huán)境的影響 104
3.4.2 受載工況的影響 109
3.4.3 尺寸效應的影響 112
3.4.4 表面工程方法 114
3.5 本章小結 121
思考題 122
參考文獻 122
第4章 車輛結構可靠性設計基礎 124
4.1 可靠性概論 124
4.1.1 可靠性定義及內涵 124
4.1.2 可維修性及失效 126
4.1.3 可靠性的尺度 127
4.2 結構可靠性設計原理與計算 140
4.2.1 應力-強度分布干涉理論及其表達 141
4.2.2 應力與強度分布的確定 145
4.2.3 基于應力和強度分布的可靠度 153
4.2.4 可靠度的計算方法 157
4.3 機械疲勞強度可靠性設計 160
4.3.1 設計參數(shù)的統(tǒng)計處理與計算 160
4.3.2 無限壽命可靠性設計 165
4.3.3 有限壽命設計與預測 168
4.3.4 疲勞強度設計的安全系數(shù) 182
4.4 車輛結構可靠性設計實例 183
4.4.1 高速受電弓 183
4.4.2 減振器 203
4.4.3 軸箱軸承 210
4.5 本章小結 218
思考題 218
參考文獻 219
第5章 車輛結構動力學強度基礎 220
5.1 車輛系統(tǒng)動力學基礎概述 220
5.1.1 多體系統(tǒng)動力學簡介 220
5.1.2 車輛系統(tǒng)坐標系 221
5.1.3 車輛系統(tǒng)動力學模型 223
5.1.4 輪軌接觸幾何關系 228
5.1.5 車輛系統(tǒng)動力學邊界條件 229
5.2 車輛系統(tǒng)結構動力學概述 235
5.3 車輛結構隨機振動疲勞簡介 240
5.3.1 隨機振動基本理論 240
5.3.2 時域壽命評估方法 241
5.3.3 頻域壽命評估方法 243
5.3.4 頻域法模型適用性 251
5.4 本章小結 254
思考題 254
參考文獻 254
第6章 車輛服役評估的最新進展 256
6.1 時域階梯疲勞評估方法 256
6.1.1 階梯疲勞評估的基本原理 256
6.1.2 材料疲勞極限的準確預測 258
6.1.3 疲勞裂紋擴展的新模型 262
6.1.4 材料及結構的疲勞評定圖 266
6.2 虛擬設計與虛擬樣機 269
6.2.1 虛擬設計概念及特征 270
6.2.2 虛擬樣機技術及其構建 272
6.2.3 虛擬樣機發(fā)展現(xiàn)狀及進展 274
6.3 多學科設計優(yōu)化 276
6.3.1 多學科設計優(yōu)化技術現(xiàn)狀 277
6.3.2 多學科設計優(yōu)化特點及步驟 280
6.3.3 鐵路車輛結構多學科設計優(yōu)化進展 283
6.4 車輛仿真模型的修正技術 284
6.4.1 線性數(shù)值模型修正及步驟 285
6.4.2 非線性模型修正及步驟 288
6.4.3 仿真模型修正的研究方向 290
6.5 車輛智能運維技術 292
6.5.1 鐵路車輛運維技術要求 292
6.5.2 車輛結構狀態(tài)修基礎條件 296
6.5.3 智能運維關鍵技術分析 299
6.6 本章小結 305
思考題 305
參考文獻 306
第7章 典型車輛結構抗疲勞評估解析 309
7.1 車體結構強度及壽命評估 309
7.1.1 車體常用材料及性能 309
7.1.2 車體結構靜強度分析 313
7.1.3 車體結構疲勞強度分析 320
7.1.4 車輛運行平穩(wěn)性指標 328
7.2 轉向架構架強度及壽命評估 329
7.2.1 構架材料試驗及結果分析 330
7.2.2 基于Goodman圖的靜強度校核 334
7.2.3 基于Miner線性損傷累積理論的疲勞壽命估算 338
7.2.4 基于損傷容限的剩余壽命預測 340
7.3 車軸強度及剩余壽命評估 344
7.3.1 車軸安全評定的基本內涵 345
7.3.2 車軸缺陷辨識及規(guī)則化 346
7.3.3 空心車軸的載荷形式 350
7.3.4 車軸疲勞評估的基本流程 353
7.3.5 含撞擊傷的車軸安全性評估 357
7.4 制動盤熱疲勞壽命評估 359
7.4.1 制動能量的轉換方法 360
7.4.2 制動過程的熱力學方程 362
7.4.3 制動盤的溫度場仿真 363
7.4.4 制動盤熱疲勞壽命預測 365
7.5 車輪輻板強度及壽命評估 368
7.5.1 車輪材料及評價方法 369
7.5.2 輻板材料性能試驗 371
7.5.3 輻板強度及壽命評估 374
7.6 貨車車鉤剩余壽命分析 378
7.6.1 車鉤材料及性能參數(shù) 379
7.6.2 車鉤的斷裂力學模型 380
7.6.3 剩余強度及壽命預測 384
7.7 本章小結 387
思考題 388
參考文獻 388