6、机械工程领域的研究进展与成果

机械工程领域的研究进展与成果

在机械工程领域，有多个重要的研究方向取得了显著成果，包括周向缺口圆棒的寿命估计、加热块的强制对流优化布置以及地铁轨道振动分析。这些研究对于提高材料性能、优化散热设计和保障地铁周边环境安全具有重要意义。

周向缺口圆棒的寿命估计

在材料科学和工程领域，准确估计周向缺口圆棒的低周疲劳（LCF）寿命至关重要。研究采用了有限元分析（FEA）和弹塑性断裂力学（EPFM）两种方法来进行寿命预测。
- 有限元分析（FEA） ：有限元法是估计局部应力和应变大小以进行寿命预测的常用方法。在LCF条件下，材料会产生塑性应变，因此采用非线性分析来研究材料的LCF行为。使用Chaboche提出的与速率无关的运动学和各向同性组合硬化非线性塑性模型，结合ANSYS软件计算缺口根部的应力和应变值。该模型使用相关流动法则和von Mises屈服准则，模型中的常数通过对实验塑性应变和真实应力进行曲线拟合得到。
|应变幅值（%）|室温实验值|室温FEA预测值|室温EPFM预测值|823K实验值|823K FEA预测值|823K EPFM预测值|
| ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- | ---- |
|±0.4|605|705|576|550|184|778|
|±0.6|281|318|309|218|47|222|
|±0.8|137|190|194|98|21|123|

从表格数据可以看出，在室温下，有限元方法预测的寿命与实验结果大致相等，但在823K时，预测值与实验值有显著差异。这是因为有限元分析难以完全考虑高温下材料行为的变化。