●第1章 緒論 1
1.1 車輛結構的基本組成 1
1.1.1 車體 1
1.1.2 走行部 2
1.1.3 制動裝置 4
1.1.4 車端連接裝置 5
1.1.5 車輛內部設備 6
1.1.6 其他組成 7
1.2 車輛結構完整性評估方法 7
1.2.1 完整性評估的必要性 8
1.2.2 結構完整性評定規範 9
1.2.3 結構完整性的理論基礎 9
1.2.4 結構完整性的工作流程 10
參考文獻 13
第2章 車輛結構抗疲勞設計及評估方法 14
2.1 抗疲勞設計方法 14
2.2 無限壽命設計方法 16
2.3 安全壽命設計及理論 17
2.3.1 線性損傷累積準則 18
2.3.2 雙線性損傷累積準則 19
2.3.3 非線性損傷累積準則 20
2.4 損傷容限設計方法 23
2.5 耐久性設計方法 24
2.6 可靠性設計方法 25
2.6.1 正態分布模型 25
2.6.2 韋布爾分布模型 26
2.7 階梯疲勞設計方法 27
2.8 本章小結 29
參考文獻 29
第3章 車輛結構強度及動力學性能評估 31
3.1 靜強度評估標準 31
3.1.1 車體結構 31
3.1.2 轉向架構架 34
3.1.3 輪對結構 37
3.2 疲勞強度評估圖的建立 43
3.3 動力學性能評價及其標準 45
3.3.1 運行安全性 45
3.3.2 運行平穩性 48
3.3.3 曲線通過性能 50
3.4 本章小結 50
參考文獻 51
第4章 車輛結構安全壽命評估技術 52
4.1 材料的疲勞及描述 52
4.1.1 疲勞現像的本質 52
4.1.2 疲勞載荷的形式 53
4.1.3 疲勞壽命模型 55
4.2 疲勞強度的影響因素 56
4.2.1 材料強度效應 57
4.2.2 平均應力效應 58
4.2.3 表面效應 59
4.2.4 尺寸效應 59
4.2.5 載荷形式 61
4.2.6 環境效應 61
4.3 有限樣本的疲勞壽命曲線 62
4.3.1 概率疲勞壽命曲線 62
4.3.2 樣本信息聚集原理 63
4.3.3 樣本聚集改進方法 66
4.3.4 部件疲勞壽命曲線 67
4.4 典型結構的疲勞壽命分析 68
4.4.1 車軸疲勞壽命估算 68
4.4.2 焊接材料結構 74
4.5 本章小結 79
參考文獻 79
第5章 服役致損結構的剩餘壽命評估 81
5.1 裂紋擴展唯像模型 81
5.1.1 經典Paris律與NASGRO方程 83
5.1.2 基於單調軸向拉伸的iLAPS模型 86
5.1.3 NASGRO方程與新型iLAPS方程預測 91
5.2 標準K-T圖和修正K-T圖 97
5.2.1 標準K-T圖 97
5.2.2 修正K-T圖 99
5.3 基於缺陷三維成像表征的壽命預測 103
5.3.1 缺陷三維成像與表征 104
5.3.2 缺陷特征尺寸的極值統計 105
5.3.3 含缺陷材料的擴展壽命預測 109
5.4 車輛結構的剩餘壽命計算 114
5.4.1 危險位置識別與裂紋植入 115
5.4.2 應力強度因子計算方法 116
5.4.3 剩餘壽命預測 118
5.5 本章小結 121
參考文獻 121
第6章 典型車輛結構的階梯疲勞評估 124
6.1 動車組車軸的服役行為評估 124
6.1.1 碳鋼S38C車軸的結構特征 125
6.1.2 缺陷車軸的建模技術 129
6.1.3 剩餘壽命的計算過程 134
6.2 動車組車輪的服役行為評估 138
6.2.1模型的建立 138
6.2.2 基於名義應力法的壽命評估 140
6.2.3 基於損傷容限法的壽命評估 142
6.2.4 車輪輻板的安全裂紋限界 145
6.3 轉向架構架的服役行為評估 146
6.3.1 剛-柔耦合繫統動力學模型 147
6.3.2 階梯疲勞評估的載荷譜 150
6.3.3 考慮動態響應的剩餘壽命 152
6.4 制動盤的服役行為評估 158
6.4.1 制動盤的失效行為 158
6.4.2 制動熱應力控制方程 159
6.4.3 制動盤熱疲勞壽命仿真 165
6.5 本章小節 169
參考文獻 169
第7章 服役環境下的結構完整性問題 171
7.1 低溫環境對疲勞性能的影響 171
7.1.1 低溫對力學性能的影響 171
7.1.2 低溫對疲勞壽命的影響 174
7.1.3 低溫對疲勞裂紋萌生的影響 175
7.1.4 低溫對疲勞裂紋擴展的影響 176
7.2 腐蝕介質對疲勞性能的影響 178
7.2.1 車輛結構的腐蝕疲勞問題 179
7.2.2 腐蝕疲勞裂紋的萌生 184
7.2.3 腐蝕疲勞裂紋的擴展 187
7.3 腐蝕疲勞壽命評估及預測模型 188
7.3.1 基於斷裂力學的腐蝕疲勞壽命評估 189
7.3.2 基於損傷力學的腐蝕疲勞壽命評估 197
7.3.3 基於數據驅動的腐蝕疲勞壽命評估 201
7.4 本章小結 205
參考文獻 206

本書介紹了現代鐵路車輛結構服役安全評估的新方法新進展，特別地，在傳統工程金屬結構安全壽命設計與評估方法的基礎上，試圖引入基於損傷容限方法的結構完整性思想。全書內容主要包括鐵路車輛結構的基本組成與完整性評估方法、車輛結構抗疲勞設計及評估方法、車輛結構強度及動力學性能評估、車輛結構安全壽命評估技術、服役致損結構的壽命評估方法、典型車輛結構（如車軸、車輪、構架、制動盤等）的階梯疲勞評估流程，以及服役環境下的結構完整性問題。本書可為車輛結構設計及服役評價等領域的研究學者和工程技術人員提供參考，也可以作為鐵路職業教育用書，還可作為力學、材料、機械等交叉學科的高校院所研究生和教師授課的參考書。