車輪在服役過程中,承受循環(huán)載荷。當(dāng)車輪承受較大載荷作用（如軸承故障、極限工況下等）時(shí),如果同時(shí)在車輪踏面下10mm²0mm范圍存在毫米級的大型氧化物夾雜,那么,夾雜物周圍的應(yīng)力集中可能會誘發(fā)車輪輪輞裂紋,導(dǎo)致輪輞發(fā)生疲勞開裂,即,輞裂。由于輞裂可能會造成重大行車事故,因此,車輪制造廠商必須掌握誘發(fā)輞裂的大型夾雜物的成分、形狀和尺寸,才能從制造環(huán)節(jié)避免引起輞裂的大型夾雜物的出現(xiàn),從檢測環(huán)節(jié)保證夾雜物尺寸不超出安全要求,從而提升車輪產(chǎn)品的品質(zhì)。針對以上需求,本文開展了誘發(fā)車輪輪輞輞裂的夾雜物臨界尺寸預(yù)測研究。由線彈性斷裂力學(xué)理論可知:夾雜物的臨界尺寸是剪切型裂紋（II型裂紋）門檻值(ΔK_II,th)和夾雜物所受剪切應(yīng)力（τ）相關(guān)的函數(shù)。如果能夠通過實(shí)驗(yàn)并結(jié)合仿真獲得ΔK_II,th,同時(shí),能夠仿真算出不同深度下切應(yīng)力τ,再根據(jù)對捕捉到的夾雜物形狀的掌握后,即可在已知夾雜物形狀的前提下,比較準(zhǔn)確的獲得夾雜物的臨界尺寸。文中利用自行設(shè)計(jì)的工裝對II型裂紋擴(kuò)展臨界長度進(jìn)行測試,并采用ABAQUS中Contour integral求解... 

【文章來源】：西南交通大學(xué)四川省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

發(fā)生輞裂車輪數(shù)量與剩余厚度的關(guān)系

圖 1-3 移動載荷作用下的含缺陷車輪有限元模型[16]但是，這種考慮應(yīng)力集中的疲勞分析方式是不完善的。首先，應(yīng)力集中導(dǎo)致缺圍存在很大的應(yīng)力應(yīng)變梯度，因此有限元分析得到的缺陷周圍的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)與劃分方式有很大關(guān)系。但是網(wǎng)格劃分方式隨缺陷尺寸和形狀的變化而變化，這將有限元分析結(jié)果與實(shí)際情況存在一定的差異。另外，這種分析方法只能定性評估載夾雜物尺寸、夾雜物分布等因素對輞裂損傷程度地影響，而不能給出輞裂裂紋萌判據(jù)。因此，不能通過該方法計(jì)算誘發(fā)車輪輞裂的夾雜物臨界尺寸。1.2.2 基于斷裂力學(xué)的輪輞分析方法由于輞裂裂紋尖端的塑性變形區(qū)域很小，線彈性斷裂力學(xué)理論適用于車輪輞研究[14][15]。雖然不同的研究者對輞裂裂紋的驅(qū)動力有不同的理解，但是大部分學(xué)遍認(rèn)為輞裂裂紋一種復(fù)合型裂紋[34][35]。復(fù)合型裂紋的等效應(yīng)力強(qiáng)度因子幅值通常

故本章首先對 II 型裂紋應(yīng)力場強(qiáng)度因子門材料Ⅱ型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子門檻值 KⅡ,th，設(shè)計(jì)了一套使用通過實(shí)驗(yàn)測得某車輪 II 型裂紋臨界長度，進(jìn)一步，通過同裂紋長度下對應(yīng)的應(yīng)力場強(qiáng)度因子�；趯�(shí)驗(yàn)以及仿裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子門檻值 KⅡ,th。原理及模型設(shè)計(jì)原理1 是Ⅱ型裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)的基本原理，采用雙懸臂梁結(jié)構(gòu)。應(yīng)力x和剪應(yīng)力xy分布如圖所示。根據(jù)材料力學(xué)知識剪應(yīng)力作用下裂紋將沿著中性面擴(kuò)展，該裂紋為Ⅱ型裂紋應(yīng)力強(qiáng)度因子門檻值△KⅡ,th[43,49]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]車輪鋼中氧化物夾雜的疲勞法評估[J]. 江波,曾東方,魯連濤,鄒強(qiáng),陳剛.  煉鋼. 2018(06)
[2]重載貨車車輪輻板疲勞損傷研究[J]. 楊廣雪,石曉玲,肖楠,李強(qiáng),薛海.  中國鐵道科學(xué). 2016(02)
[3]非金屬夾雜物對純鎳N6焊接接頭組織性能的影響[J]. 王希靖,柴廷璽,張東,趙青山,陳韓鋒,段國武.  材料導(dǎo)報(bào). 2015(18)
[4]微屈服強(qiáng)度對殘余應(yīng)力松弛的影響[J]. 龔海,吳運(yùn)新,胡永會.  熱加工工藝. 2012(02)
[5]夾雜物對輪輞裂紋萌生的影響[J]. 米國發(fā),劉彥磊,張斌,付秀琴,張弘,宋國祥.  鐵道學(xué)報(bào). 2010(04)



本文編號：3430658