| 致谢 | 第5-7页 |
| 摘要 | 第7-9页 |
| ABSTRACT | 第9-11页 |
| 1 绪论 | 第16-30页 |
| 1.1 选题背景与工程意义 | 第16-20页 |
| 1.2 列车车轴的疲劳强度研究现状 | 第20-24页 |
| 1.3 列车车轴的断裂力学研究现状 | 第24-27页 |
| 1.4 本文主要研究内容 | 第27-30页 |
| 2 S38C车轴钢材料及实物车轴疲劳特性研究 | 第30-64页 |
| 2.1 金属材料的疲劳性能及分类 | 第30-35页 |
| 2.1.1 金属材料的疲劳分类 | 第30-31页 |
| 2.1.2 金属材料的疲劳公式 | 第31-32页 |
| 2.1.3 金属材料超高周疲劳性能 | 第32-35页 |
| 2.2 车轴疲劳试验研究现状 | 第35-37页 |
| 2.2.1 悬臂梁式车轴疲劳试验台 | 第35-36页 |
| 2.2.2 简支梁式车轴疲劳试验台 | 第36-37页 |
| 2.3 S38C车轴钢材料疲劳性能试验 | 第37-52页 |
| 2.3.1 材料化学成分和显微硬度测试 | 第37-39页 |
| 2.3.2 金相组织分析 | 第39-41页 |
| 2.3.3 车轴淬硬层热模拟试验 | 第41-47页 |
| 2.3.4 疲劳试验设备和试验方法 | 第47页 |
| 2.3.5 光滑试样疲劳试验结果 | 第47-50页 |
| 2.3.6 含缺陷试样疲劳试验结果 | 第50-52页 |
| 2.4 热处理对车轴钢疲劳特性的影响 | 第52-54页 |
| 2.4.1 热处理工艺 | 第52页 |
| 2.4.2 金相组织与显微硬度测试 | 第52-53页 |
| 2.4.3 数据处理与分析 | 第53-54页 |
| 2.5 预扭转对车轴钢疲劳特性的影响 | 第54-56页 |
| 2.5.1 预扭转试验方法 | 第54-55页 |
| 2.5.2 预扭转对车轴钢硬度的影响 | 第55页 |
| 2.5.3 预扭转对车轴钢疲劳性能的影响 | 第55-56页 |
| 2.6 实物车轴疲劳试验与结果分析 | 第56-61页 |
| 2.6.1 试验台介绍 | 第56-57页 |
| 2.6.2 含有环形沟槽缺陷车轴疲劳试验 | 第57-58页 |
| 2.6.3 含有人工V型沟槽车轴疲劳试验 | 第58-60页 |
| 2.6.4 小试样与实物车轴试验结果评价 | 第60-61页 |
| 2.7 小结 | 第61-64页 |
| 3 S38C车轴钢材料及实物车轴裂纹扩展特性研究 | 第64-88页 |
| 3.1 断裂力学在车轴方面的应用 | 第64-68页 |
| 3.1.1 车轴钢的断裂性能 | 第64-66页 |
| 3.1.2 裂纹扩展公式 | 第66-68页 |
| 3.2 S38C车轴钢材料裂纹扩展试验 | 第68-76页 |
| 3.2.1 试样选取及尺寸 | 第68-70页 |
| 3.2.2 试验方法 | 第70页 |
| 3.2.3 试验结果分析 | 第70-76页 |
| 3.3 S38C实物车轴裂纹扩展试验方案 | 第76-80页 |
| 3.3.1 裂纹长度的确定 | 第76-77页 |
| 3.3.2 应力强度因子幅值的确定 | 第77页 |
| 3.3.3 试验车轴 | 第77-78页 |
| 3.3.4 预制缺陷 | 第78-79页 |
| 3.3.5 裂纹扩展特性试验 | 第79-80页 |
| 3.4 裂纹扩展试验结果分析 | 第80-85页 |
| 3.4.1 裂纹状态的观测 | 第80-81页 |
| 3.4.2 车轴断口分析 | 第81-82页 |
| 3.4.3 裂纹扩展数据分析 | 第82-84页 |
| 3.4.4 小试样与实物车轴试验结果评价 | 第84-85页 |
| 3.5 小结 | 第85-88页 |
| 4 空心车轴表面裂纹应力强度因子及裂纹扩展仿真 | 第88-118页 |
| 4.1 应力强度因子的基本理论 | 第88-91页 |
| 4.1.1 裂纹尖端的应力和位移 | 第88-90页 |
| 4.1.2 空心车轴表面裂纹的几何模型 | 第90-91页 |
| 4.2 空心车轴表面裂纹应力强度因子解析模型 | 第91-95页 |
| 4.2.1 应力强度因子叠加原理 | 第91页 |
| 4.2.2 空心车轴表面裂纹状态分析 | 第91-92页 |
| 4.2.3 圆柱体半椭圆表面裂纹应力强度因子解析模型 | 第92-94页 |
| 4.2.4 空心车轴表面半椭圆裂纹应力强度因子解析模型 | 第94-95页 |
| 4.3 车轴表面裂纹应力强度因子计算结果及分析 | 第95-100页 |
| 4.3.1 应力强度因子解析解 | 第95-96页 |
| 4.3.2 应力强度因子有限元解 | 第96-98页 |
| 4.3.3 解析解与有限元解对比 | 第98-99页 |
| 4.3.4 裂纹前缘归一化应力强度因子 | 第99-100页 |
| 4.4 考虑残余应力的车轴表面裂纹应力强度因子 | 第100-106页 |
| 4.4.1 考虑残余应力的应力强度因子解析解 | 第100-102页 |
| 4.4.2 考虑残余应力的应力强度因子有限元解 | 第102-104页 |
| 4.4.3 考虑残余应力的解析解与有限元解对比 | 第104-105页 |
| 4.4.4 有无残余应力的结果对比 | 第105-106页 |
| 4.5 残余应力对裂纹扩展的影响 | 第106-111页 |
| 4.5.1 车轴表面残余应力现状 | 第106-107页 |
| 4.5.2 裂纹扩展计算模型 | 第107-108页 |
| 4.5.3 疲劳扩展VCCT技术 | 第108-109页 |
| 4.5.4 不同初始残余压应力对裂纹扩展的影响 | 第109-111页 |
| 4.6 空心车轴表面裂纹扩展仿真 | 第111-115页 |
| 4.6.1 有限元模型的建立 | 第111-113页 |
| 4.6.2 计算结果与分析 | 第113-115页 |
| 4.7 小结 | 第115-118页 |
| 5 车轴疲劳裂纹寿命及可靠性分析 | 第118-138页 |
| 5.1 车轴疲劳载荷分析 | 第118-122页 |
| 5.1.1 车轴应力谱的编制 | 第118-121页 |
| 5.1.2 车轴等效应力计算 | 第121-122页 |
| 5.2 车轴疲劳裂纹寿命分析 | 第122-124页 |
| 5.2.1 临界裂纹尺寸的确定 | 第122-123页 |
| 5.2.2 车轴表面裂纹扩展寿命计算 | 第123-124页 |
| 5.3 基于概率断裂力学的车轴可靠性分析 | 第124-136页 |
| 5.3.1 概率断裂力学基础 | 第124-125页 |
| 5.3.2 应力-强度干涉方法 | 第125-126页 |
| 5.3.3 应力-强度干涉模型中随机变量的假设 | 第126-129页 |
| 5.3.4 确定极限裂纹尺寸的可靠性计算结果 | 第129-130页 |
| 5.3.5 考虑裂纹扩展随机特征的可靠性计算结果 | 第130-136页 |
| 5.4 小结 | 第136-138页 |
| 6 结论与展望 | 第138-142页 |
| 6.1 论文的主要结论 | 第138-140页 |
| 6.2 论文的主要创新点 | 第140-141页 |
| 6.3 下一步的工作展望 | 第141-142页 |
| 参考文献 | 第142-152页 |
| 作者简历 | 第152-156页 |
| 学位论文数据集 | 第156页 |