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內容簡介

　　《現代車輛結構疲勞壽命預測和耐久性分析》重點闡述如何利用多體動力學和有限元法的混閤模擬技術進行車輛結構疲勞壽命評估和耐久性分析，對利用多學科優化係統進行結構疲勞分析也有所涉及。具體內容包括：首先，介紹結構疲勞壽命預測的基本理論背景和概念；其次，重點介紹基於多體動力學和有限元法的車輛結構疲勞壽命預測及評估具體方法，內容涵蓋車輛動力學分析、有限元法、結構動應力分析和測試技術、疲勞載荷及載荷譜、疲勞壽命預測方法和其他相關有限元疲勞評估技術；最後，結閤實際算例從車輛結構動力學特性的角度討論車輛結構振動特性和結構疲勞壽命之間的機理關係。

目錄

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 概述 2
1.2 車輛結構疲勞 5
1.3 文獻綜述 9
1.4 研究對象和範圍 11
1.5 本書特色和重點 13
1.6 章節內容安排 14
參考文獻 15
第2章 理論背景及壽命預測方法 19
2.1 疲勞設計思想 19
2.1.1 基本概念與壽命估算方法 21
2.1.2 疲勞壽命預測三要素 27
2.1.3 基於多體動力學和有限元法的車輛壽命預測方法 30
2.1.4 WAFO雨流矩陣 33
2.1.5 統計方法的考慮 37
2.2 名義應力法 37
2.2.1 材料與結構部件的應力壽命麯綫 39
2.2.2 S-N麯綫的局限性 43
2.2.3 平均應力及修正方法 44
2.3 應變-壽命法 47
2.3.1 應變-壽命(*-N)麯綫 47
2.3.2 循環加載及遲滯迴綫 48
2.3.3 平均應力修正及其他修正 49
2.4 臨界平麵法 52
2.4.1 多軸疲勞的裂紋萌生和擴展 53
2.4.2 多軸疲勞的損傷模型 53
2.4.3 小裂紋模型 54
2.5 焊接結構疲勞問題 54
2.5.1 焊接結構的壽命預測方法 54
2.5.2 焊接結構的裂紋增長 57
2.5.3 焊接結構的疲勞分析 57
2.6 損傷纍積法則 58
2.6.1 結閤S-N麯綫預測疲勞壽命 59
2.6.2 Miner修正 60
2.6.3 雨流循環計數 61
2.6.4 非平均應力的等效變換 63
2.6.5 疲勞壽命的估計精度 64
2.6.6 基於斷裂力學的裂紋擴展分析 65
2.7 本章小結 66
參考文獻 66
第3章 車輛多體動力學建模和仿真 70
3.1 基本理論及工程背景 72
3.1.1 概述 73
3.1.2 多體動力學基本理論 77
3.1.3 車輛動力學係統的一般算法 80
3.2 車輛多體動力學建模與仿真 81
3.2.1 軌道激勵譜與時頻轉換方法 83
3.2.2 動力學仿真算例 92
3.3 柔性多體動力學仿真 103
3.3.1 建模假設 103
3.3.2 子結構算法 104
3.3.3 彈性體的實現 105
3.4 本章小結 109
參考文獻 109
第4章 疲勞壽命預測和耐久性設計中的有限元分析 111
4.1 概述 111
4.2 有限元法的基本原則 113
4.2.1 建模基本原則 115
4.2.2 模型簡化方法 115
4.2.3 附件質量模擬 116
4.3 有限元分析在車輛結構疲勞的作用 117
4.4 結構模態分析 120
4.5 子結構分析 122
4.6 有限元建模中的細節 124
4.6.1 建模細節與注意 125
4.6.2 節點應力與單元應力 127
4.6.3 絕對最大主應力和Von Mises應力 128
4.6.4 單元類型的選擇及網格劃分 130
4.6.5 邊界條件的加載及數據處理 131
4.6.6 疲勞分析中有限元分析及前後處理 133
4.7 簡單算例 136
4.8 小結 137
參考文獻 138
第5章 結構動應力的計算分析與試驗驗證 140
5.1 結構疲勞分析過程中的動應力計算 140
5.1.1 載荷時間曆程 141
5.1.2 結構壽命評估中的應力分析 143
5.1.3 基於多體-有限元法的動應力計算 149
5.1.4 結構動應力計算的算例 151
5.2 結構動應力試驗的結果分析與驗證 154
5.2.1 動應力測試方案 154
5.2.2 某型機車車體結構動應力實測 155
5.2.3 某型動車在京津城際綫路動應力測試 173
5.3 小結 180
參考文獻 181
第6章 疲勞載荷及載荷譜分析技術 183
6.1 疲勞載荷分析考慮的因素 184
6.1.1 疲勞載荷的基本概念 187
6.1.2 不規則載荷和循環計數 188
6.1.3 非平均應力的等效變換 189
6.2 載荷譜 189
6.2.1 載荷譜定義和形成 189
6.2.2 載荷工況及典型載荷譜 194
6.2.3 載荷譜的數據采集及處理技術 196
6.3 載荷譜的統計分析與外推處理及載荷譜疊加 199
6.3.1 載荷譜樣本的統計分析 199
6.3.2 載荷譜壓縮、外推、疊加與重構 199
6.4 載荷譜數據的其他處理 202
6.4.1 載荷譜樣本的雨流計數 202
6.4.2 載荷譜編譜及小載荷循環處理 203
6.5 小結 205
參考文獻 205
第7章 結構疲勞壽命預測及工程應用實例 209
7.1 完整的車輛結構疲勞壽命評估技術 210
7.1.1 車輛結構疲勞壽命預測過程 211
7.1.2 疲勞壽命預測的時域和頻域方法 217
7.1.3 疲勞壽命預測及精度影響 220
7.1.4 疲勞分析結果的後處理 221
7.2 結構疲勞分析及壽命預測算例 221
7.2.1 算例1某型機車車體結構 222
7.2.2 算例2某型動車組車體結構 230
7.3 本章小結 236
參考文獻 237
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