轨道车辆用金属材料的韧性断裂准则研究
发布时间：2021-05-22 20:08
轨道车辆主要在信号系统的引导下运行,发生事故的概率要远远低于其它交通运输工具,但在道岔故障、线路故障、车辆故障等偶然因素作用下,轨道车辆仍然存在发生脱轨、碰撞等事故的可能性。轨道车辆采用多编组连挂的方式运营,在地震等偶然因素导致列车脱轨后,各节车厢间会产生一系列相互碰撞,造成车辆之间发生爬车、倾覆、挤压等破坏,导致巨大的人员伤亡和财产损失。如何利用车身的材料在极端脱轨的情况最大限度的保护乘客的安全值得深入研究。采用有限元的方法对列车的碰撞过程进行模拟可以降低研发成本,缩短研发周期。但是有限元软件在实际应用中仍存在很多问题,造成有限元计算的结果与实际结果存在较大的差异的主要原因是由于在有限元建模时缺乏描述材料发生变形行为的本构关系以及描述材料失效和断裂的损伤模型。基于此,本文通过大量的试验研究以及断裂损伤模型对比,建立了可以准确描述301L-DLT奥氏体冷轧不锈钢在不同应力状态下发生变形的本构关系,并通过断口的细观结构损伤观察,研究了金属材料韧性损伤的演化规律,为正确使用有限元法进行车体碰撞的模拟提供了充分的数据基础。本文主要基于以下几个方面进行研究:论文首先对引起金属材料微孔洞韧性断裂...
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 韧性断裂研究方法
1.3 拟解决的主要问题和创新点
1.4 研究内容
1.5 研究方案
2 基于应力状态增量的韧性损伤方法
2.1 应力状态特征的描述
2.2 微孔洞损伤演化机理
2.3 微孔洞细观损伤模型
2.4 连续介质损伤模型
2.5 小结
3 轧制方向对301L—DLT不锈钢弹塑性力学性能的影响
3.1 标准试样拉伸试验
3.2 试验结果与讨论
3.3 301L—DLT冷轧不锈钢的塑性强化本构方程
3.4 试验后的断口形貌分析
3.5 小结
4 基于缺口拉伸试验对301L—DLT不锈钢断裂行为的研究
4.1 试样尺寸与试验方法
4.2 带缺口试样拉伸试验结果与分析
4.3 双面凹槽试样拉伸试验结果与分析
4.4 韧性断裂模型的预测
4.5 断裂过程仿真结果的对比
4.6 小结
5 基于双缺口剪切试验与穿孔试验对301L—DLT不锈钢断裂行为的研究
5.1 双缺口剪切试样拉伸试验与穿孔试验
5.2 双缺口剪切试样试验后的数据分析与细观研究
5.3 穿孔试验结果分析
5.4 断裂模型的比较
5.5 小结
6 基于Lode角系数修正的J-C模型
6.1 修正的J-C断裂模型方程
6.2 修正后的J-C断裂模型方程仿真结果
6.3 G-T-N断裂模型和修正后的J-C断裂模型对比
6.4 小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下TC11钛合金失效模型中关键参数测试方法研究[J]. 陈军红,徐伟芳,张方举,陈刚,黄西成. 中国测试. 2018(10)
[2]基于拟人仿真试验的列车事故乘员损伤预测方法及应用[J]. 张乐乐,佟鑫,卫亮. 中国铁道科学. 2018(03)
[3]基于微孔洞细观损伤模型的金属剪切失效分析[J]. 姜薇,李亚智,刘敬喜,菊池正纪. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[4]地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J]. 卫亮,张乐乐,崔进,宋宇. 铁道学报. 2015(01)
[5]基于微孔贯通细观损伤模型的金属韧性断裂分析[J]. 姜薇,李亚智,束一秀,樊振兴. 工程力学. 2014(10)
[6]列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法[J]. 肖守讷,张志新,阳光武,朱涛. 西南交通大学学报. 2014(05)
[7]GTN细观损伤模型参数对板料损伤行为的影响[J]. 陈志英,董湘怀. 锻压技术. 2012(03)
[8]金属延性断裂过程仿真与损伤破坏准则应用[J]. 闫崇年,郦正能. 机械强度. 2011(05)
[9]基于应力状态参数的韧性材料损伤机理研究[J]. 何敏,李付国. 航空材料学报. 2010(06)
[10]金属韧性断裂准则的数值模拟和试验研究[J]. 黄建科,董湘怀. 材料科学与工艺. 2010(04)
博士论文
[1]基于细观损伤机理的韧性断裂研究[D]. 姜薇.西北工业大学 2016
[2]韧性断裂理论研究及其工程应用[D]. 景峥.中国科学技术大学 2013
[3]铁道车辆结构耐撞性影响因素及优化研究[D]. 谢素超.中南大学 2012
[4]汽车低速碰撞吸能部件的抗撞性能研究[D]. 柳艳杰.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于临界空穴扩张比理论的奥氏体不锈钢高温韧性断裂准则的实验研究[D]. 殷健.燕山大学 2017
[2]基于晶体塑性的铝合金韧性断裂细观力学研究[D]. 郭河杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究[D]. 潘胜娟.兰州交通大学 2016
[4]基于微观机制的钢材韧性断裂试验与分析[D]. 卢璐.东南大学 2015
[5]不同应力状态5A06铝合金板材断裂预测[D]. 王伟年.哈尔滨工业大学 2015
[6]城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究[D]. 陈淑琴.兰州交通大学 2015
[7]高速列车耐撞性结构及安全性研究[D]. 张志新.西南交通大学 2012
[8]金属材料断裂韧性的研究[D]. 张志明.上海交通大学 2011
[9]轨道列车头车耐撞性仿真评估及吸能结构优化[D]. 张啸雨.北京交通大学 2010
[10]高速列车车体耐碰撞结构研究[D]. 单其雨.西南交通大学 2010
本文编号：3201594
【文章来源】：中国铁道科学研究院北京市
【文章页数】：134 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
1 引言
1.1 研究背景和意义
1.2 韧性断裂研究方法
1.3 拟解决的主要问题和创新点
1.4 研究内容
1.5 研究方案
2 基于应力状态增量的韧性损伤方法
2.1 应力状态特征的描述
2.2 微孔洞损伤演化机理
2.3 微孔洞细观损伤模型
2.4 连续介质损伤模型
2.5 小结
3 轧制方向对301L—DLT不锈钢弹塑性力学性能的影响
3.1 标准试样拉伸试验
3.2 试验结果与讨论
3.3 301L—DLT冷轧不锈钢的塑性强化本构方程
3.4 试验后的断口形貌分析
3.5 小结
4 基于缺口拉伸试验对301L—DLT不锈钢断裂行为的研究
4.1 试样尺寸与试验方法
4.2 带缺口试样拉伸试验结果与分析
4.3 双面凹槽试样拉伸试验结果与分析
4.4 韧性断裂模型的预测
4.5 断裂过程仿真结果的对比
4.6 小结
5 基于双缺口剪切试验与穿孔试验对301L—DLT不锈钢断裂行为的研究
5.1 双缺口剪切试样拉伸试验与穿孔试验
5.2 双缺口剪切试样试验后的数据分析与细观研究
5.3 穿孔试验结果分析
5.4 断裂模型的比较
5.5 小结
6 基于Lode角系数修正的J-C模型
6.1 修正的J-C断裂模型方程
6.2 修正后的J-C断裂模型方程仿真结果
6.3 G-T-N断裂模型和修正后的J-C断裂模型对比
6.4 小结
7 结论与展望
7.1 本文结论
7.2 展望
参考文献
作者简历及攻读博士学位期间取得的科研成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷作用下TC11钛合金失效模型中关键参数测试方法研究[J]. 陈军红,徐伟芳,张方举,陈刚,黄西成. 中国测试. 2018(10)
[2]基于拟人仿真试验的列车事故乘员损伤预测方法及应用[J]. 张乐乐,佟鑫,卫亮. 中国铁道科学. 2018(03)
[3]基于微孔洞细观损伤模型的金属剪切失效分析[J]. 姜薇,李亚智,刘敬喜,菊池正纪. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(01)
[4]地铁碰撞事故中站姿假人的响应仿真与损伤预测[J]. 卫亮,张乐乐,崔进,宋宇. 铁道学报. 2015(01)
[5]基于微孔贯通细观损伤模型的金属韧性断裂分析[J]. 姜薇,李亚智,束一秀,樊振兴. 工程力学. 2014(10)
[6]列车碰撞仿真中钩缓装置模拟方法[J]. 肖守讷,张志新,阳光武,朱涛. 西南交通大学学报. 2014(05)
[7]GTN细观损伤模型参数对板料损伤行为的影响[J]. 陈志英,董湘怀. 锻压技术. 2012(03)
[8]金属延性断裂过程仿真与损伤破坏准则应用[J]. 闫崇年,郦正能. 机械强度. 2011(05)
[9]基于应力状态参数的韧性材料损伤机理研究[J]. 何敏,李付国. 航空材料学报. 2010(06)
[10]金属韧性断裂准则的数值模拟和试验研究[J]. 黄建科,董湘怀. 材料科学与工艺. 2010(04)
博士论文
[1]基于细观损伤机理的韧性断裂研究[D]. 姜薇.西北工业大学 2016
[2]韧性断裂理论研究及其工程应用[D]. 景峥.中国科学技术大学 2013
[3]铁道车辆结构耐撞性影响因素及优化研究[D]. 谢素超.中南大学 2012
[4]汽车低速碰撞吸能部件的抗撞性能研究[D]. 柳艳杰.哈尔滨工程大学 2012
硕士论文
[1]基于临界空穴扩张比理论的奥氏体不锈钢高温韧性断裂准则的实验研究[D]. 殷健.燕山大学 2017
[2]基于晶体塑性的铝合金韧性断裂细观力学研究[D]. 郭河杰.哈尔滨工业大学 2017
[3]城轨车辆耐撞性及其吸能结构的研究[D]. 潘胜娟.兰州交通大学 2016
[4]基于微观机制的钢材韧性断裂试验与分析[D]. 卢璐.东南大学 2015
[5]不同应力状态5A06铝合金板材断裂预测[D]. 王伟年.哈尔滨工业大学 2015
[6]城轨车辆碰撞仿真分析及其耐撞性研究[D]. 陈淑琴.兰州交通大学 2015
[7]高速列车耐撞性结构及安全性研究[D]. 张志新.西南交通大学 2012
[8]金属材料断裂韧性的研究[D]. 张志明.上海交通大学 2011
[9]轨道列车头车耐撞性仿真评估及吸能结构优化[D]. 张啸雨.北京交通大学 2010
[10]高速列车车体耐碰撞结构研究[D]. 单其雨.西南交通大学 2010
本文编号：3201594
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