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第1章 绪论1

1.1 概述2

1.2 车辆结构疲劳5

1.3 文献综述9

1.4 研究对象和范围11

1.5 本书特色和重点13

1.6 章节内容安排14

参考文献15

第2章 理论背景及寿命预测方法19

2.1 疲劳设计思想19

2.1.1 基本概念与寿命估算方法21

2.1.2 疲劳寿命预测三要素27

2.1.3 基于多体动力学和有限元法的车辆寿命预测方法30

2.1.4 WAFO雨流矩阵33

2.1.5 统计方法的考虑37

2.2 名义应力法37

2.2.1 材料与结构部件的应力寿命曲线39

2.2.2 S-N曲线的局限性43

2.2.3 平均应力及修正方法44

2.3 应变-寿命法47

2.3.1 应变-寿命（ε-N）曲线47

2.3.2 循环加载及迟滞回线48

2.3.3 平均应力修正及其他修正49

2.4 临界平面法52

2.4.1 多轴疲劳的裂纹萌生和扩展53

2.4.2 多轴疲劳的损伤模型53

2.4.3 小裂纹模型54

2.5 焊接结构疲劳问题54

2.5.1 焊接结构的寿命预测方法54

2.5.2 焊接结构的裂纹增长57

2.5.3 焊接结构的疲劳分析57

2.6 损伤累积法则58

2.6.1 结合S-N曲线预测疲劳寿命59

2.6.2 Miner修正60

2.6.3 雨流循环计数61

2.6.4 非平均应力的等效变换63

2.6.5 疲劳寿命的估计精度64

2.6.6 基于断裂力学的裂纹扩展分析65

2.7 本章小结66

参考文献66

第3章 车辆多体动力学建模和仿真70

3.1 基本理论及工程背景72

3.1.1 概述73

3.1.2 多体动力学基本理论77

3.1.3 车辆动力学系统的一般算法80

3.2 车辆多体动力学建模与仿真81

3.2.1 轨道激励谱与时频转换方法83

3.2.2 动力学仿真算例92

3.3 柔性多体动力学仿真103

3.3.1 建模假设103

3.3.2 子结构算法104

3.3.3 弹性体的实现105

3.4 本章小结109

参考文献109

第4章 疲劳寿命预测和耐久性设计中的有限元分析111

4.1 概述111

4.2 有限元法的基本原则113

4.2.1 建模基本原则115

4.2.2 模型简化方法115

4.2.3 附件质量模拟116

4.3 有限元分析在车辆结构疲劳的作用117

4.4 结构模态分析120

4.5 子结构分析122

4.6 有限元建模中的细节124

4.6.1 建模细节与注意125

4.6.2 节点应力与单元应力127

4.6.3 绝对最大主应力和Von Mises应力128

4.6.4 单元类型的选择及网格划分130

4.6.5 边界条件的加载及数据处理131

4.6.6 疲劳分析中有限元分析及前后处理133

4.7 简单算例136

4.8 小结137

参考文献138

第5章 结构动应力的计算分析与试验验证140

5.1 结构疲劳分析过程中的动应力计算140

5.1.1 载荷时间历程141

5.1.2 结构寿命评估中的应力分析143

5.1.3 基于多体-有限元法的动应力计算149

5.1.4 结构动应力计算的算例151

5.2 结构动应力试验的结果分析与验证154

5.2.1 动应力测试方案154

5.2.2 某型机车车体结构动应力实测155

5.2.3 某型动车在京津城际线路动应力测试173

5.3 小结180

参考文献181

第6章 疲劳载荷及载荷谱分析技术183

6.1 疲劳载荷分析考虑的因素184

6.1.1 疲劳载荷的基本概念187

6.1.2 不规则载荷和循环计数188

6.1.3 非平均应力的等效变换189

6.2 载荷谱189

6.2.1 载荷谱定义和形成189

6.2.2 载荷工况及典型载荷谱194

6.2.3 载荷谱的数据采集及处理技术196

6.3 载荷谱的统计分析与外推处理及载荷谱叠加199

6.3.1 载荷谱样本的统计分析199

6.3.2 载荷谱压缩、外推、叠加与重构199

6.4 载荷谱数据的其他处理202

6.4.1 载荷谱样本的雨流计数202

6.4.2 载荷谱编谱及小载荷循环处理203

6.5 小结205

参考文献205

第7章 结构疲劳寿命预测及工程应用实例209

7.1 完整的车辆结构疲劳寿命评估技术210

7.1.1 车辆结构疲劳寿命预测过程211

7.1.2 疲劳寿命预测的时域和频域方法217

7.1.3 疲劳寿命预测及精度影响220

7.1.4 疲劳分析结果的后处理221

7.2 结构疲劳分析及寿命预测算例221

7.2.1 算例1某型机车车体结构222

7.2.2 算例2某型动车组车体结构230

7.3 本章小结236

参考文献237