摘要
重载铁路运输将是我国铁路今后的重要发展方向之一，它不仅可以缓解铁路运力紧张现状，还可以降低铁路运输成本。目前，焊接仍然是铁路车辆部件的主要连接工艺，但它却是一个极易出现疲劳损伤的脆弱环节。铁路通用敞车车体为全钢焊接而成，其中包含了各种焊接接头形式，接头形式越复杂接头处的受力情况也越复杂。随着敞车载重量的增加，其发生疲劳破坏的可能性越大，因此对铁路货车焊接结构疲劳问题的研究具有重大意义。本文研究了铁路通用敞车焊接结构的疲劳问题，并在考虑疲劳寿命分散性的基础上进行了部分概率疲劳问题的研究，主要内容如下： 首先，针对铁路通用型敞车中常见的焊接结构，分析了收集到的国内外303组焊接接头的高低周疲劳测试数据，包括不同的载荷类型、接头类型和母材类型。考虑板材厚度和载荷类型的影响，在结构应变的基础上计算等效结构应变。根据等效结构应变与疲劳寿命在对数坐标系下的线性关系，通过幂函数回归计算的极大似然法拟合主E-N曲线，并与最小二乘法得到的曲线作对比，结果表明极大似然法拟合的曲线相关系数较最小二乘法提高了2%，拟合精度有所提高。 其次，应用铁路C70型敞车车体T形接头和Q450NQR1高强钢制成的焊接板试件对主E-N曲线法进行了有效性验证，结果表明其实测寿命值均落在极大似然法拟合的主E-N曲线的窄带范围内，证明了该曲线的合理性；利用该曲线对T形接头和焊接板试件进行了疲劳寿命预测，其预测寿命值与实测寿命值的差值在误差允许的范围内，证明了主E-N曲线预测焊接结构疲劳寿命的准确性。 最后，在考虑疲劳寿命分散性的基础上研究Q450钢焊接结构的概率疲劳问题。以小子样P-S-N曲线制作过程为参考，给出了两种拟合方法下Q450钢的概率-结构应变-寿命(P-Δεs-N)曲线。将概率曲线应用到敞车车体T形接头和焊接板试件中，结果表明：最小二乘法拟合的P-Δεs-N曲线所得到的预测寿命与实测寿命相比存在较大误差，而极大似然法拟合的曲线得到的结果更加合理，所以对于Q450钢的焊接结构概率疲劳寿命预测，极大似然法得到的曲线其适用性明显优于最小二乘法。值得指出的是，P-Δεs-N曲线在预测Q450钢焊接结构低周疲劳寿命时，只有存活率为95%的曲线给出了较为安全的寿命预测。
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