| 致谢 | 第1-6页 |
| 中文摘要 | 第6-7页 |
| ABSTRACT | 第7-14页 |
| 1 绪论 | 第14-25页 |
| ·选题背景与工程意义 | 第14-16页 |
| ·车轴损伤及破坏的主要形式 | 第16-18页 |
| ·国内外车轴失效历史 | 第18-19页 |
| ·国内外车轴疲劳强度研究历史 | 第19-21页 |
| ·车轴疲劳评价方法 | 第21-23页 |
| ·高速铁路空心车轴的研究现状 | 第23页 |
| ·本文主要研究内容 | 第23-25页 |
| 2 车轴钢的疲劳及断裂性能研究 | 第25-52页 |
| ·金属材料的疲劳性能及分类 | 第25-30页 |
| ·金属材料的疲劳分类 | 第25页 |
| ·金属材料的疲劳寿命 | 第25-27页 |
| ·金属材料超高周疲劳性能研究 | 第27-30页 |
| ·车轴钢疲劳断裂性能研究现状 | 第30-37页 |
| ·车轴钢的超高周疲劳性能 | 第30-32页 |
| ·车轴钢的低周疲劳性能 | 第32页 |
| ·应力集中对车轴钢S-N曲线的影响 | 第32-33页 |
| ·尺寸效应对车轴钢S-N曲线的影响 | 第33-34页 |
| ·车轴钢的断裂性能 | 第34-37页 |
| ·车轴钢缺口试样的疲劳性能实验 | 第37-40页 |
| ·材料化学成分、组织和力学性能 | 第38-39页 |
| ·试样的选取部位 | 第39页 |
| ·试样的制作加工 | 第39-40页 |
| ·试验装置和试验过程 | 第40页 |
| ·缺口试样的应力集中系数 | 第40-43页 |
| ·试样的有限元模型 | 第41-42页 |
| ·有限元模型加载及分析 | 第42页 |
| ·旋转弯曲加载过程中缺口根部应力的变化 | 第42-43页 |
| ·试验结果和分析 | 第43-51页 |
| ·光滑试样的S-N曲线 | 第43-45页 |
| ·缺口试样S-N曲线 | 第45页 |
| ·车轴钢的概率疲劳极限 | 第45-46页 |
| ·车轴钢的缺口敏感性 | 第46页 |
| ·疲劳试样的断口分析 | 第46-50页 |
| ·缺口对车轴钢S-N曲线的影响 | 第50-51页 |
| ·小结 | 第51-52页 |
| 3 车轴疲劳载荷测试及评价 | 第52-83页 |
| ·车轴载荷谱的实验研究发展 | 第52-53页 |
| ·空心车轴的载荷分析 | 第53-54页 |
| ·车轴动应力数据采集及信号预处理 | 第54-57页 |
| ·试验条件和测点布置 | 第54-55页 |
| ·车轴典型应力-时间历程的测试结果 | 第55-57页 |
| ·实测数据统计处理 | 第57-62页 |
| ·应力谱的编制流程 | 第57-58页 |
| ·应力谱的编制结果 | 第58-62页 |
| ·空心轴应力谱的统计推断 | 第62-68页 |
| ·动应力分布的确定 | 第63页 |
| ·统计样本的平均值、标准差和变异系数 | 第63-64页 |
| ·分布函数的拟合 | 第64-65页 |
| ·分布函数的检验 | 第65页 |
| ·空心轴应力谱分布规律 | 第65-66页 |
| ·最大应力幅值估计 | 第66页 |
| ·程序应力谱的编制 | 第66-68页 |
| ·车轴疲劳载荷与设计规范 | 第68-75页 |
| ·EN13103车轴设计标准 | 第68-71页 |
| ·JIS-E-4501车轴设计标准 | 第71-73页 |
| ·我国车轴设计规范 | 第73页 |
| ·车轴的设计应力谱 | 第73-74页 |
| ·基于应力谱的许用应力设计 | 第74-75页 |
| ·基于实测应力谱的等效应力评价 | 第75-79页 |
| ·应力谱等效应力的计算方法 | 第75-76页 |
| ·不同缺口下应力谱等效应力计算 | 第76-79页 |
| ·实测载荷下的疲劳强度评价 | 第79页 |
| ·车轴实测载荷综合分析评价 | 第79-82页 |
| ·小结 | 第82-83页 |
| 4 异物损伤车轴的裂纹萌生寿命预测 | 第83-95页 |
| ·异物冲击缺口的形式 | 第83-84页 |
| ·异物冲击缺口的有限元模型 | 第84-86页 |
| ·空心轴有限元模型的建立 | 第84页 |
| ·缺口有限元模型的建立及分析 | 第84-86页 |
| ·车轴疲劳裂纹形成寿命预测 | 第86-94页 |
| ·疲劳寿命预测方法 | 第86-87页 |
| ·疲劳累积损伤理论 | 第87-88页 |
| ·实测应力谱下车轴疲劳裂纹形成寿命预测结果 | 第88-94页 |
| ·小结 | 第94-95页 |
| 5 旋转弯曲载荷下空心轴表面裂纹前缘的应力强度因子 | 第95-116页 |
| ·裂纹尖端的应力和位移 | 第95-97页 |
| ·应力强度因子K的计算方法 | 第97-102页 |
| ·有限元位移法求解应力强度因子 | 第97-98页 |
| ·有限元应力法求解应力强度因子 | 第98-99页 |
| ·奇异单元法 | 第99-100页 |
| ·J积分(能量释放率)方法 | 第100-101页 |
| ·解析方法 | 第101-102页 |
| ·空心轴表面裂纹的几何模型 | 第102-103页 |
| ·空心轴表面裂纹前缘的应力变化 | 第103-104页 |
| ·空心轴表面裂纹前缘的应力强度因子解析模型 | 第104-110页 |
| ·应力强度因子的叠加原理 | 第104页 |
| ·空心轴表面裂纹状态分析 | 第104-105页 |
| ·圆柱体半椭圆表面裂纹应力强度因子的解析模型 | 第105-107页 |
| ·空心轴半椭圆表面裂纹应力强度因子的解析模型 | 第107-108页 |
| ·空心轴半椭圆表面裂纹应力强度因子的解析模型验证 | 第108-110页 |
| ·空心轴半椭圆表面裂纹应力强度因子计算结果及分析 | 第110-114页 |
| ·θ=0°时的应力强度因子变化规律 | 第110-112页 |
| ·θ=90°时的应力强度因子变化规律 | 第112页 |
| ·任意角度下的应力强度因子变化规律 | 第112-114页 |
| ·小结 | 第114-116页 |
| 6 缺口处短裂纹的疲劳扩展 | 第116-131页 |
| ·缺口根部应力应变分析 | 第116-118页 |
| ·Neuber模型 | 第116-117页 |
| ·Kujawski弹性场模型 | 第117页 |
| ·Hill塑性场模型 | 第117页 |
| ·S.Pommier弹塑性场模型 | 第117-118页 |
| ·裂纹应力强度因子表达式 | 第118-120页 |
| ·缺口根部短裂纹应力强度因子 | 第120-125页 |
| ·Kujawski模型 | 第120页 |
| ·Neuber-Papkovich模型 | 第120-121页 |
| ·R.J.Hand模型 | 第121-122页 |
| ·S.Pommier模型 | 第122-123页 |
| ·缺口根部短裂纹应力强度因子的计算 | 第123页 |
| ·半椭圆型裂纹的应力强度因子计算 | 第123-124页 |
| ·El Haddad的两参数模型 | 第124-125页 |
| ·缺口根部短裂纹的扩展特性 | 第125-129页 |
| ·缺口短裂纹上下界的确定 | 第125-127页 |
| ·短裂纹扩展速率的确定 | 第127-128页 |
| ·缺口根部短裂纹扩展寿命 | 第128-129页 |
| ·小结 | 第129-131页 |
| 7 疲劳裂纹扩展规律与剩余寿命分析 | 第131-148页 |
| ·疲劳裂纹扩展规律 | 第131-134页 |
| ·疲劳裂纹扩展的一般规律 | 第132页 |
| ·影响疲劳裂纹扩展的因素 | 第132-134页 |
| ·空心轴表面疲劳裂纹扩展分析 | 第134-139页 |
| ·空心轴表面疲劳裂纹扩展模型 | 第134-135页 |
| ·裂纹扩展条件分析 | 第135-137页 |
| ·断裂韧性的确定 | 第137页 |
| ·初始裂纹长度的确定 | 第137页 |
| ·临界裂纹尺寸的确定 | 第137-139页 |
| ·空心轴表面疲劳裂纹扩展寿命预测方法 | 第139-142页 |
| ·空心轴表面疲劳裂纹扩展特性分析结果 | 第142-143页 |
| ·空心轴裂纹扩展寿命计算 | 第143-144页 |
| ·带表面缺口车轴安全性评价 | 第144-146页 |
| ·小结 | 第146-148页 |
| 8 结论和展望 | 第148-152页 |
| ·论文的主要结论 | 第148-150页 |
| ·车轴材料疲劳和断裂性能参数试验研究 | 第148页 |
| ·高速列车车轴应力谱的试验研究及评价 | 第148-149页 |
| ·异物损伤造成的车轴裂纹萌生寿命估算 | 第149页 |
| ·空心车轴表面裂纹应力强度因子的解析研究 | 第149页 |
| ·空心车轴表面缺口短裂纹的疲劳扩展 | 第149-150页 |
| ·空心车轴表面裂纹的扩展特性和损伤容限分析评价 | 第150页 |
| ·论文的主要创新点 | 第150-151页 |
| ·下一步工作展望 | 第151-152页 |
| 参考文献 | 第152-163页 |
| 作者简历 | 第163-166页 |
| 学位论文数据集 | 第166页 |