基于概率统计方法对钢轨疲劳裂纹路径的研究

摘要：

目的 利用有限元软件ANSYS对车轮滚过裂纹过程进行分析,确定轮轨接触疲劳裂纹的扩展方向. 方法 基于最大周向应力判据,用概率统计的方法对车轮滚过裂纹过程中,不同角度初始裂纹可能的扩展角度进行分析. 车轮滚过裂纹过程中,用可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向计算裂纹扩展路径. 结果 用概率坐标纸拟合出的相关系数均大于98 . 5%,说明裂纹可能的扩展角度符合威布尔分布的可能性超过98 . 5%. 当裂纹长度小于700 μm时,裂纹可能的扩展角度基本符合威布尔分布;当裂纹长度达到800 μm时,裂纹尖端的等效应力强度因子( Kef )出现4个峰值;当裂纹长度达到1200 μm时,第3个峰值载荷处裂纹尖端的Kef超过了材料的断裂韧性,此时裂纹会向行车相反的方向急剧地扩展.结论 对于不同角度初始裂纹,其扩展角度基本符合威布尔分布;整个裂纹路径的趋势与实验测得的裂纹路径有较好的一致性,车轮滚过裂纹过程中,用裂纹可能扩展角度的均值作为裂纹的扩展方向可行.

关键词：轮轨接触、ANSYS、概率统计、最大周向应力判据、威布尔分布、裂纹扩展路径

所属期刊栏目：44

分类号：TG113.25;U211.5(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金11472230;国家自然科学基金重点项目U1134202/E050303;四川省青年科技创新团队2013TD0004 Supported by the National Natural Science Foundation of China 11472230 , the National Natural Science Foundation of China Key ProjectU1134202/E050303;Sichuan Provincial Youth Science and Technology Innovation Team2013TD0004

在线出版日期：2015-12-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：71-78