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服役高速列车车体铝合金材料率相关剩余强度预测
1
作者 王小瑞 朱涛 +5 位作者 张敬科 丁浩谞 肖守讷 鲁连涛 杨冰 阳光武 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期2000-2010,共11页
高速列车结构与材料在长期服役过程中因受复杂边界条件的影响将逐渐趋于劣化,存在潜在的安全风险。本文以高速列车常用铝合金6005A-T6为对象,首先将材料细观微结构解耦为基体相与空洞相,推导符合微结构连续度Weibull分布特征的损伤演化... 高速列车结构与材料在长期服役过程中因受复杂边界条件的影响将逐渐趋于劣化,存在潜在的安全风险。本文以高速列车常用铝合金6005A-T6为对象,首先将材料细观微结构解耦为基体相与空洞相,推导符合微结构连续度Weibull分布特征的损伤演化方程;继而提出一种考虑应变率的试验−数值方法,识别材料颈缩后损伤的加速演化行为,进而推导得到覆盖空洞相萌生、生长、聚合全过程的损伤演化方程,并得出基体相的无损本构;最后结合细观物理机制提出损伤顺序交互作用模型,以实现仅测量材料表观弹性模量即可获取含先前服役损伤材料在后续延性变形中的损伤演化方程,准确预测含服役损伤材料的率相关剩余强度。研究结果表明:预测值与试验值的平均相对误差不超过1%。损伤随延性发展由应变率正敏感性转变为负敏感性;对于疲劳−延性机制,空洞在先前疲劳损伤发展的空洞基础上继续生长。 展开更多
关键词 高速列车 率相关 本构模型 损伤演化 剩余强度
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基于功热转换机理修正SUS301L-MT不锈钢J-C本构模型 被引量：3
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作者 丁浩谞 朱涛 +3 位作者 肖守讷 王小瑞 阳光武 杨冰 《机械工程材料》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期97-103,110,共8页
在常温下对SUS301L-MT不锈钢进行了应变速率为0.0005 s^(-1)的准静态和0.1~500 s^(-1)的动态拉伸试验,基于经典J-C模型拟合得到其应力-应变曲线,通过最大拟合优度和匹配优度确定应变速率敏感系数,对经典J-C本构模型的模拟准确性进行分析... 在常温下对SUS301L-MT不锈钢进行了应变速率为0.0005 s^(-1)的准静态和0.1~500 s^(-1)的动态拉伸试验,基于经典J-C模型拟合得到其应力-应变曲线,通过最大拟合优度和匹配优度确定应变速率敏感系数,对经典J-C本构模型的模拟准确性进行分析;引入动态放大模量确定马氏体相变强化和绝热温升软化的临界应变,对J-C模型进行修正,并对修正模型的拟合结果进行了验证。结果表明:经典J-C本构模型无法准确描述试验钢在高应变速率塑性变形时的马氏体相变强化效应和绝热温升软化效应;修正后的J-C本构模型可准确描述应变速率在0.0005~500 s^(-1)时试验钢的力学行为,其匹配优度高达0.985,表明该模型合理有效。 展开更多
关键词 马氏体相变 绝热温升 SUS301L-MT不锈钢 修正J-C本构模型
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铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应研究 被引量：2
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作者 陈佳明 朱涛 +3 位作者 肖守讷 丁浩谞 阳光武 杨冰 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第3期345-351,共7页
为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响,建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比,检验了模型的可靠性。在此基础上,对比研究了不同上下铝... 为研究不同结构参数对质量相同、强度不同的两种铝蜂窝夹芯板低速动态冲击响应的影响,建立了铝蜂窝夹芯板受半球型落锤低速冲击的数值模型,并将有限元计算结果与试验结果进行对比,检验了模型的可靠性。在此基础上,对比研究了不同上下铝板厚度和不同蜂窝芯壁厚对两种铝蜂窝夹芯板在低速冲击下吸能效果的影响。结果表明:在质量相同的情况下,强度小、高度大的夹芯板在低速冲击下力-位移曲线更易出现双峰模式,增加蜂窝芯壁厚或是上下铝板厚度都会使第一次的峰值力增加,第二次峰值力降低;强度小、高度大的夹芯板蜂窝芯在低速冲击中吸能占比更多,强度大、高度小的则是上层铝板吸收的能量更多,前者的质量、体积比吸能更高;铝蜂窝夹芯板质量比吸能和体积比吸能与壁厚边长比、板厚芯高比均呈幂次关系。 展开更多
关键词 铝蜂窝夹芯板 有限元 低速冲击 比吸能
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剪切螺栓设计及在电力机车结构耐撞性上的运用 被引量：3
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作者 杨毅 朱涛 +3 位作者 张江田 黄明惠 肖守讷 丁浩谞 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1877-1888,共12页
为提高电力机车被动安全性,提出回退式车钩剪切螺栓设计方法,并对机车端部结构进行耐撞性设计,提高既有机车的耐撞性。首先,对剪切螺栓开展准静态与动态冲击试验,研究剪切螺栓失效的最大剪切力及失效形式;然后,基于试验数据对剪切螺栓... 为提高电力机车被动安全性,提出回退式车钩剪切螺栓设计方法,并对机车端部结构进行耐撞性设计,提高既有机车的耐撞性。首先,对剪切螺栓开展准静态与动态冲击试验,研究剪切螺栓失效的最大剪切力及失效形式;然后,基于试验数据对剪切螺栓用45号钢J-C本构模型参数进行优化,结合数值仿真讨论最大剪切力的参数依赖性;最后,基于数值仿真,验证回退式车钩的功能可行性,同时,基于多级能量吸收的原则,改进既有机车端部结构并对耐撞性指标进行分析。研究结果表明:剪切螺栓可有效应用于回退式车钩,以保证机车碰撞中车钩回退到恰当的位置;基于试验数据优化后的45号钢J-C本构模型能够准确模拟剪切螺栓剪切力及失效形式,剪切力最大相对误差为4.31%;剪切螺栓的最大剪切力与螺栓自身直径无关,与剪切螺栓凹槽横截面面积成正比;随着螺栓凹槽宽度增大,螺栓的最大剪切力减小,螺栓剪切段的塑性逐渐增强;剪切螺栓的回退式车钩在整车仿真中能够实现回退功能,使吸能装置有效发挥吸能作用;改进后的机车相较于既有机车的纵向最大平均加速度减少了2.49g,峰值界面力减少了472 kN,碰撞前后司机室纵向生存空间增加了12.54%。 展开更多
关键词 剪切螺栓 回退式车钩 本构模型 耐撞性
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城市轨道交通车辆用不锈钢蜂窝应变率敏感性研究 被引量：1
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作者 陈佳明 朱涛 +3 位作者 肖守讷 丁浩谞 阳光武 杨冰 《城市轨道交通研究》 北大核心 2023年第9期122-127,共6页
目的:不锈钢蜂窝具有较大的额定吸能容量,可以作为车辆端部的吸能材料,现已应用于车辆防爬器的吸能区,因此需研究应变率效应对不锈钢蜂窝动态冲击性能的影响。方法:以304不锈钢为基体材料,建立了不锈钢蜂窝异面压缩数值模型。采用两种... 目的:不锈钢蜂窝具有较大的额定吸能容量,可以作为车辆端部的吸能材料,现已应用于车辆防爬器的吸能区,因此需研究应变率效应对不锈钢蜂窝动态冲击性能的影响。方法:以304不锈钢为基体材料,建立了不锈钢蜂窝异面压缩数值模型。采用两种不同规格的不锈钢蜂窝进行仿真建模,并结合不锈钢蜂窝的准静态压缩试验,验证模型的有效性。基于不锈钢蜂窝有限元模型,分析应变率效应对不锈钢蜂窝结构压溃应力、吸能和不锈钢蜂窝变形模式的影响。结果及结论:304不锈钢材料具有明显的应变率强化效应;考虑应变率效应的压溃应力-位移曲线较为光滑,与文献中的试验所得的曲线更接近;考虑应变率效应后,不锈钢蜂窝的峰值压溃应力和平均压溃应力明显增大,最大压缩位移和理想吸能效率有所减少;304不锈钢材料的应变率效应会使蜂窝结构形成塑性铰所需的应变增大,进而影响其变形模式。 展开更多
关键词 城市轨道交通 车辆 不锈钢蜂窝 应变率效应
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SUS301L-MT不锈钢失效行为表征
6
作者 丁浩谞 朱涛 +3 位作者 肖守讷 王小瑞 阳光武 杨冰 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期99-110,共12页
为更好地表征轨道列车碰撞过程中不锈钢结构的断裂失效行为,开展了常用SUS301L-MT材料的断裂失效行为研究。首先,进行不同应变率下的单轴拉伸试验和不同应力状态下的准静态断裂试验;然后,通过对断裂试验试件的有限元仿真,利用有限元逆... 为更好地表征轨道列车碰撞过程中不锈钢结构的断裂失效行为,开展了常用SUS301L-MT材料的断裂失效行为研究。首先,进行不同应变率下的单轴拉伸试验和不同应力状态下的准静态断裂试验;然后,通过对断裂试验试件的有限元仿真,利用有限元逆向识别优化法进行了损伤起始与演化的参数识别,得到试件的仿真与试验的力-位移曲线均方差最大值为6.947%,断裂处应变误差最大值为9.551%,仿真与试验的断裂形态基本一致;在此基础上,建立SUS301L-MT不锈钢的损伤起始与演化失效模型(Damage initiation and evolution failure model,DIEM),通过试验和仿真分析,验证了DIEM失效模型的有效性;最后,为解决该模型的单元尺寸依赖性,通过对不同尺寸单元的有限元模型进行分析,提出DIEM失效模型的单元尺寸修正系数。结果表明,建立的失效模型能够准确表征SUS301L-MT不锈钢的失效行为,修正系数的引入可有效改善该失效模型的单元尺寸依赖性。 展开更多
关键词 DIEM失效模型 SUS301L-MT 应力状态 单元尺寸依赖性
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