东风4B型内燃机车柴油机曲轴疲劳裂纹扩展可靠性分析

摘要

该文紧密结合现役东风4B型内燃机车16V240ZJB柴油机曲轴的受力特性,对随机载荷下零构件的疲劳可靠性分析方法进行了较系统的研究,主要工作及结果为:1.进行了材料的概率断裂力学试验.2.进行了Paris公式中材料参数的相关性研究.3.进行了曲轴单拐的三维有限元建模及有限元分析.4.进行了曲轴危险截面上裂纹尖端应力强度因子的分析.5.统计分析了验收工况谱下曲轴随机应力的概率分布规律.6.进行了随机载荷下曲轴的裂纹扩展可靠性分析.7.结合实际断轴资料和实验及有限元分析结果,提出了一种利用Paris公式进行随机载荷作用下曲轴断裂可靠寿命估算的工程实用方法,并根据裂纹深度与断裂寿命之间的关系,讨论了制定较合理的曲轴检修期的问题.

目录

文摘

第一章绪论

§1.1疲劳/断裂可靠性分析

§1.2有限元法

§1.3含裂纹曲轴的研究现状

§1.4本文的主要工作

第二章裂纹扩展公式da/dN=C(ΔK)m中材料参数C，m的相关性研究

§2.1理论分析

§2.2 Monte Carlo模拟方法研究LogC和m的相关性

§2.3结论

第三章曲轴球墨铸铁材料的实验研究

§3.1化学成分和机械性能

§3.2实验设计：KIC，A Kth，P-da/dN-△K

§3.3实验及实验数据的处理

第四章应力及应力强度因子计算

§4.1曲轴三维有限元模型的建立

§4.2单拐整体模型计算结果

§4.3计算裂纹尖端应力强度因子

§4.4危险点的应力和应力幅的分布

第五章随机载荷下曲轴疲劳裂纹扩展的可靠性分析

§5.1静载荷下抗断裂的可靠度

§5.2裂纹不扩展的可靠度

§5.3具有可靠度的裂纹扩展寿命的计算

§5.4曲轴的裂纹扩展寿命及检修期的确定

§5.5参数不同分布时，对裂纹不扩展可靠度和寿命预测的影响

结论

致谢

参考文献