车辆结构强度及可靠性基础

目录
第1章 绪论 1
第2章 铁路车辆及结构发展概述 6
2.1 车辆分类及其用途 6
2.1.1 机车车辆 6
2.1.2 动车组车辆 7
2.1.3 城轨车辆 15
2.1.4 磁悬浮列车 20
2.1.5 管道列车 26
2.1.6 铁路货车 27
2.2 车辆的技术参数 28
2.2.1 车辆性能参数 28
2.2.2 车辆主要尺寸 30
2.3 铁路车辆的基本组成 34
2.3.1 车体结构 36
2.3.2 转向架 38
2.3.3 制动装置 51
2.3.4 驱动装置 52
2.3.5 受电弓 53
2.3.6 车端连接装置 54
2.3.7 车辆内部设备 56
2.4 本章小结 58
思考题 58
参考文献 58
第3章 车辆结构强度设计基础 59
3.1 疲劳概念及评估方法 59
3.1.1 疲劳机理与特点 59
3.1.2 断口形貌及其识别 62
3.1.3 疲劳损伤评估方法 64
3.1.4 抗疲劳评估标准 68
3.2 疲劳强度及预测方法 72
3.2.1 材料基本力学性能 73
3.2.2 疲劳极限的估算方法 74
3.2.3 疲劳寿命的数学表达 76
3.2.4 疲劳数据的统计分析 78
3.2.5 疲劳寿命评估方法 81
3.3 疲劳断裂力学概述 85
3.3.1 断裂力学的发展 85
3.3.2 裂纹尖端应力场 87
3.3.3 裂纹扩展速率模型 90
3.3.4 断裂力学参数的测试 94
3.3.5 断裂力学的解析方法 96
3.3.6 断裂力学的数值解法 101
3.4 疲劳性能的影响因素 104
3.4.1 服役环境的影响 104
3.4.2 受载工况的影响 109
3.4.3 尺寸效应的影响 112
3.4.4 表面工程方法 114
3.5 本章小结 121
思考题 122
参考文献 122
第4章 车辆结构可靠性设计基础 124
4.1 可靠性概论 124
4.1.1 可靠性定义及内涵 124
4.1.2 可维修性及失效 126
4.1.3 可靠性的尺度 127
4.2 结构可靠性设计原理与计算 140
4.2.1 应力-强度分布干涉理论及其表达 141
4.2.2 应力与强度分布的确定 145
4.2.3 基于应力和强度分布的可靠度 153
4.2.4 可靠度的计算方法 157
4.3 机械疲劳强度可靠性设计 160
4.3.1 设计参数的统计处理与计算 160
4.3.2 无限寿命可靠性设计 165
4.3.3 有限寿命设计与预测 168
4.3.4 疲劳强度设计的安全系数 182
4.4 车辆结构可靠性设计实例 183
4.4.1 高速受电弓 183
4.4.2 减振器 203
4.4.3 轴箱轴承 210
4.5 本章小结 218
思考题 218
参考文献 219
第5章 车辆结构动力学强度基础 220
5.1 车辆系统动力学基础概述 220
5.1.1 多体系统动力学简介 220
5.1.2 车辆系统坐标系 221
5.1.3 车辆系统动力学模型 223
5.1.4 轮轨接触几何关系 228
5.1.5 车辆系统动力学边界条件 229
5.2 车辆系统结构动力学概述 235
5.3 车辆结构随机振动疲劳简介 240
5.3.1 随机振动基本理论 240
5.3.2 时域寿命评估方法 241
5.3.3 频域寿命评估方法 243
5.3.4 频域法模型适用性 251
5.4 本章小结 254
思考题 254
参考文献 254
第6章 车辆服役评估的最新进展 256
6.1 时域阶梯疲劳评估方法 256
6.1.1 阶梯疲劳评估的基本原理 256
6.1.2 材料疲劳极限的准确预测 258
6.1.3 疲劳裂纹扩展的新模型 262
6.1.4 材料及结构的疲劳评定图 266
6.2 虚拟设计与虚拟样机 269
6.2.1 虚拟设计概念及特征 270
6.2.2 虚拟样机技术及其构建 272
6.2.3 虚拟样机发展现状及进展 274
6.3 多学科设计优化 276
6.3.1 多学科设计优化技术现状 277
6.3.2 多学科设计优化特点及步骤 280
6.3.3 铁路车辆结构多学科设计优化进展 283
6.4 车辆仿真模型的修正技术 284
6.4.1 线性数值模型修正及步骤 285
6.4.2 非线性模型修正及步骤 288
6.4.3 仿真模型修正的研究方向 290
6.5 车辆智能运维技术 292
6.5.1 铁路车辆运维技术要求 292
6.5.2 车辆结构状态修基础条件 296
6.5.3 智能运维关键技术分析 299
6.6 本章小结 305
思考题 305
参考文献 306
第7章 典型车辆结构抗疲劳评估解析 309
7.1 车体结构强度及寿命评估 309
7.1.1 车体常用材料及性能 309
7.1.2 车体结构静强度分析 313
7.1.3 车体结构疲劳强度分析 320
7.1.4 车辆运行平稳性指标 328
7.2 转向架构架强度及寿命评估 329
7.2.1 构架材料试验及结果分析 330
7.2.2 基于Goodman图的静强度校核 334
7.2.3 基于Miner线性损伤累积理论的疲劳寿命估算 338
7.2.4 基于损伤容限的剩余寿命预测 340
7.3 车轴强度及剩余寿命评估 344
7.3.1 车轴安全评定的基本内涵 345
7.3.2 车轴缺陷辨识及规则化 346
7.3.3 空心车轴的载荷形式 350
7.3.4 车轴疲劳评估的基本流程 353
7.3.5 含撞击伤的车轴安全性评估 357
7.4 制动盘热疲劳寿命评估 359
7.4.1 制动能量的转换方法 360
7.4.2 制动过程的热力学方程 362
7.4.3 制动盘的温度场仿真 363
7.4.4 制动盘热疲劳寿命预测 365
7.5 车轮辐板强度及寿命评估 368
7.5.1 车轮材料及评价方法 369
7.5.2 辐板材料性能试验 371
7.5.3 辐板强度及寿命评估 374
7.6 货车车钩剩余寿命分析 378
7.6.1 车钩材料及性能参数 379
7.6.2 车钩的断裂力学模型 380
7.6.3 剩余强度及寿命预测 384
7.7 本章小结 387
思考题 388
参考文献 388