列车车轮滚动接触疲劳裂纹萌生及扩展研究

发布时间：2021-01-12 17:11

　　列车车轮的滚动接触疲劳损伤一直是轨道交通的基础研究问题,车轮踏面剥离和辋裂是疲劳损伤的主要形式,其危害性大,难以预防,是研究轮轨损伤问题的重点。本文结合我国对轨道交通轮轨系统金属材料服役安全性的要求,采用试验和仿真相结合的方法,开展了滚动接触载荷下车轮疲劳裂纹萌生及扩展的研究。首先对疲劳损伤失效的车轮进行断口观察和材料性能检测,研究了其失效机理。车轮发生剥离和辋裂的断口形貌具有明显的疲劳特征,裂纹处微观结构发生明显变化。通过超声波疲劳试验机对ER8车轮钢进行超高周疲劳试验,得到材料的超高周疲劳性能,对比车轮接触疲劳损伤和超高周疲劳试样断口形貌和微观结构,进一步分析了车轮疲劳失效机理。车轮辋裂和剥离疲劳损伤失效案例分析表明,车轮发生剥离和辋裂时的服役里程通常在20～120万公里之间,循环次数超过了 107属于超高周疲劳范畴,剥离裂纹的萌生区通常在距踏面10 mm深度以内,辋裂的裂纹萌生区基本在距踏面10～25 mm深度之间。利用ABAQUS软件建立的三维轮轨弹塑性滚动接触有限元模型分析了轮轨接触应力以及车轮亚表层脆性夹杂物和空穴缺陷对接触应力的影响。轮轨接触有限元应力仿真结果表明车轮的最... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１－４车轮辋裂示意图【《１??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｓｈａｔｔｅｒｅｄ?ｒｉｍ?ｏｎ?ｒａｉｌｒｏａｄ?ｗｈｅｅｌ１４１］??

图１－３车轮疲劳损伤??Ｆｉｇ．?１－３?Ｆａｔｉｇｕｅ?ｄａｍａｇｅ?ｏｆ?ｗｈｅｅｌ??

图１－６轮轨关系［４４】??ａ）单轮对沿轨道运动：ｂＫ轮轨之间作用力??Ｆｉｇ．?１－６?Ｗｈｅｅｌ－ｒａｉｌ?ｒｅｌａｔｉｏｎ?［４４］??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]基于现代智能算法的车轮辐板外形多学科优化设计研究[D]. 张燕.北京交通大学 2016
[2]动车组车轮疲劳性能数值仿真和评定方法研究[D]. 张澎湃.中国铁道科学研究院 2014
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硕士论文
[1]轮轨材料表面疲劳裂纹形成机理与演变研究[D]. 黄育斌.西南交通大学 2016
[2]高速动车组车轮踏面滚动接触疲劳的萌生机理研究[D]. 卢纯.西南交通大学 2015
[3]车轮参数化形状优化与疲劳强度研究[D]. 徐传来.西南交通大学 2009
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本文编号：2973192