文档名：踏面匹配与初始裂纹形态交互作用下车轮多轴疲劳裂纹扩展特性
摘要：地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一.借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性的影响.结果显示,车轮亚表面3mm处接触应力数值最大,在锥形、LM型、LMA型三种踏面类型中,采用LM型踏面时车轮亚表面等效应力最大,最容易发生疲劳破坏;裂纹扩展均呈现出多轴疲劳裂纹扩展特性,锥形踏面工况下裂纹的扩展速率高于其余两种踏面类型下的裂纹扩展速率;不同初始裂纹角度中,45°初始裂纹角度是最危险的角度;初始裂纹深度对裂纹的扩展路径基本无影响.本研究结果对车轮亚表面埋藏裂纹缺陷评判及剩余寿命预测有一定的工程及理论指导意义.
Abstract：Thewheelcracksofsubwayvehiclesofteninitiateonthewheeltreadandsubsurface,andthesubsurfacecrackisoneofthekeyfactorsoffectingthewheellife.Inthiswork,thefiniteelementsimulationmethodwasusedtoinsertdifferentinitialcracksintothesub-surfaceofthethree-dimensionalwheel-railcontactmodel.Theeffectsofdifferentwheel-railmatchingformsanddifferentinitialcrackparametersonthesub-sur-facefatiguecrackpropagationcharacteristicisstudied.Theresultsshowthatthecontactstressat3mmofthewheelsub-surfaceisthelargest.Amongthethreetypesoftapered,LMandLMAtreads,theequivalentstressofthewheelsub-surfaceisthelargestwhentheLMtreadisused,andthefatiguefailureismostlikelytooccur.Thecrackpropagationshowsmultiaxialfatiguecrackpropagationcharacteristics,andthecrackpropagationrateunderthetaperedtreadconditionishigherthanthatundertheothertwotreadtypes.Amongdifferentinitialcrackangles,45°ini-tialcrackangleisthemostdangerousangle;theinitialcrackdepthhasnoeffectonthecrackpropagationpath.Theresearchresultsofthisworkhavecertainengineeringandtheoreticalguidingsignificancefortheevaluationofburiedcrackdefectsandresiduallifepredictionofwheelsub-sur-face.
作者：黄奎龙 余刚 方修洋 张昊楠 Author：HUANGKuilong YUGang FANGXiuyang ZHANGHaonan
作者单位：西南交通大学机械工程学院,成都610031江西科技学院人工智能学院,南昌330096
刊名：材料导报
Journal：MaterialsReports
年，卷(期)：2024, 38(4)
分类号：U214
关键词：车轮 轮轨型面匹配 初始裂纹 亚表面 疲劳裂纹扩展
Keywords：wheel wheel/railprofilematching initialcrack sub-surface fatiguecrackpropagation
机标分类号：P208U211.5TP391
在线出版日期：2024年4月1日
基金项目：踏面匹配与初始裂纹形态交互作用下车轮多轴疲劳裂纹扩展特性[
期刊论文] 材料导报--2024, 38(4)黄奎龙 余刚 方修洋 张昊楠地铁车辆车轮裂纹常萌生于车轮踏面及亚表面,亚表面裂纹是影响车轮寿命的关键因素之一.借助有限元仿真方法,在轮轨接触三维模型亚表面处插入初始裂纹,研究了不同轮轨匹配形式、不同初始裂纹形态对亚表面疲劳裂纹扩展特性...参考文献和引证文献
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