诱发车轮轮辋辋裂的夹杂物临界尺寸预测

发布时间：2021-10-11 14:05

　　车轮在服役过程中,承受循环载荷。当车轮承受较大载荷作用（如轴承故障、极限工况下等）时,如果同时在车轮踏面下10mm²0mm范围存在毫米级的大型氧化物夹杂,那么,夹杂物周围的应力集中可能会诱发车轮轮辋裂纹,导致轮辋发生疲劳开裂,即,辋裂。由于辋裂可能会造成重大行车事故,因此,车轮制造厂商必须掌握诱发辋裂的大型夹杂物的成分、形状和尺寸,才能从制造环节避免引起辋裂的大型夹杂物的出现,从检测环节保证夹杂物尺寸不超出安全要求,从而提升车轮产品的品质。针对以上需求,本文开展了诱发车轮轮辋辋裂的夹杂物临界尺寸预测研究。由线弹性断裂力学理论可知:夹杂物的临界尺寸是剪切型裂纹（II型裂纹）门槛值(ΔK_II,th)和夹杂物所受剪切应力（τ）相关的函数。如果能够通过实验并结合仿真获得ΔK_II,th,同时,能够仿真算出不同深度下切应力τ,再根据对捕捉到的夹杂物形状的掌握后,即可在已知夹杂物形状的前提下,比较准确的获得夹杂物的临界尺寸。文中利用自行设计的工装对II型裂纹扩展临界长度进行测试,并采用ABAQUS中Contour integral求解... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

发生辋裂车轮数量与剩余厚度的关系

图 1-3 移动载荷作用下的含缺陷车轮有限元模型[16]但是，这种考虑应力集中的疲劳分析方式是不完善的。首先，应力集中导致缺围存在很大的应力应变梯度，因此有限元分析得到的缺陷周围的应力应变状态与划分方式有很大关系。但是网格划分方式随缺陷尺寸和形状的变化而变化，这将有限元分析结果与实际情况存在一定的差异。另外，这种分析方法只能定性评估载夹杂物尺寸、夹杂物分布等因素对辋裂损伤程度地影响，而不能给出辋裂裂纹萌判据。因此，不能通过该方法计算诱发车轮辋裂的夹杂物临界尺寸。1.2.2 基于断裂力学的轮辋分析方法由于辋裂裂纹尖端的塑性变形区域很小，线弹性断裂力学理论适用于车轮辋研究[14][15]。虽然不同的研究者对辋裂裂纹的驱动力有不同的理解，但是大部分学遍认为辋裂裂纹一种复合型裂纹[34][35]。复合型裂纹的等效应力强度因子幅值通常

故本章首先对 II 型裂纹应力场强度因子门材料Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值 KⅡ,th，设计了一套使用通过实验测得某车轮 II 型裂纹临界长度，进一步，通过同裂纹长度下对应的应力场强度因子。基于实验以及仿裂纹应力强度因子门槛值 KⅡ,th。原理及模型设计原理1 是Ⅱ型裂纹扩展试验的基本原理，采用双悬臂梁结构。应力x和剪应力xy分布如图所示。根据材料力学知识剪应力作用下裂纹将沿着中性面扩展，该裂纹为Ⅱ型裂纹应力强度因子门槛值△KⅡ,th[43,49]。

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3430658