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1 绪论1

1.1 研究背景与工程意义1

1.2 车轴损伤及破坏的主要形式3

1.3 国内外车轴失效历史4

1.4 国内外车轴疲劳强度研究历史5

1.5 车轴疲劳评价方法7

1.6 高速铁路空心车轴的研究现状8

1.7 本书主要研究内容8

2 车轴钢的疲劳及断裂性能研究10

2.1 金属材料的疲劳性能及分类10

2.2 车轴钢疲劳断裂性能研究现状14

2.3 车轴钢缺口试样的疲劳性能实验21

2.4 缺口试样的应力集中系数23

2.5 试验结果和分析25

2.6 小结31

3 车轴疲劳载荷测试及评价32

3.1 车轴载荷谱的实验研究发展32

3.2 空心车轴的载荷分析33

3.3 车轴动应力数据采集及信号预处理34

3.4 实测数据统计处理37

3.5 空心轴应力谱的统计推断42

3.6 车轴疲劳载荷与设计规范46

3.7 基于实测应力谱的等效应力评价51

3.8 车轴实测载荷综合分析评价55

3.9 小结57

4 异物损伤车轴的裂纹萌生寿命预测58

4.1 异物冲击缺口的形式58

4.2 异物冲击缺口的有限元模型59

4.3 车轴疲劳裂纹形成寿命预测60

4.4 小结67

5 旋转弯曲载荷下空心轴表面裂纹前缘的应力强度因子68

5.1 裂纹尖端的应力和位移［154-156］68

5.2 应力强度因子K的计算方法69

5.3 空心轴表面裂纹的几何模型73

5.4 空心轴表面裂纹前缘的应力变化74

5.5 空心轴表面裂纹前缘的应力强度因子解析模型75

5.6 空心轴半椭圆表面裂纹应力强度因子计算结果及分析80

5.7 小结83

6 缺口处短裂纹的疲劳扩展85

6.1 缺口根部应力应变分析85

6.2 裂纹应力强度因子表达式86

6.3 缺口根部短裂纹应力强度因子88

6.4 缺口根部短裂纹的扩展特性92

6.5 小结95

7 疲劳裂纹扩展规律与剩余寿命分析96

7.1 疲劳裂纹扩展规律97

7.2 空心轴表面疲劳裂纹扩展分析98

7.3 空心轴表面疲劳裂纹扩展寿命预测方法103

7.4 空心轴表面疲劳裂纹扩展特性分析结果105

7.5 空心轴裂纹扩展寿命计算106

7.6 带表面缺口车轴安全性评价107

7.7 小结109

参考文献111