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840D货车车轮辐板孔疲劳裂纹扩展仿真

王冬  
【摘要】: 目前,国内货车仍有很大一部分是使用带有辐板孔的车轮。车轮是机车车辆重要行走部件,车轮的可靠与否直接关系到整个列车的行车安全。在制动过程中,由于车轮踏面与闸瓦之间的摩擦产生大量的热,车轮内部会产生较大的热应力,尤其是在辐板内侧孔边处会有较大的应力集中,经过多次制动循环后,就会导致裂纹的萌生和扩展。随着车辆的重载化和高速化,车轮的热负荷进一步增加,对车轮的疲劳寿命带来重大影响。 本论文在阐述有限单元法基本原理的基础上,首先根据车辆轴重、运行速度、制动距离确定了车轮的制动工况,其次采用大型有限元分析软件ANSYS进行了车轮在常用、紧急和坡道制动工况下的瞬态温度场与热应力场计算,并对车轮在机械载荷作用下的应力场进行计算。 以计算得到的热应力场和机械应力场作为裂纹扩展的应力环境,对辐板孔边的裂纹子模型进行了计算,并分别对非磨耗车轮和磨耗20mm车轮在各种制动工况下的得到的应力强度因子和扩展特性进行了分析。


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