考虑压装和实测动应力的含缺陷空心车轴剩余寿命评估

摘要：

实测获得时速385 km高速列车空心车轴的动应力后,基于线弹性断裂力学和塑性致裂纹闭合效应,采用20节点等参退化奇异单元逼近裂纹前缘,建立考虑车轮、齿轮与车轴的压装配合约束,分别在轴肩、轮-轴压装区、轮-齿过渡区或卸荷槽、齿-轴压装区和轴身等5个部位插入垂直于车轴中心线的半椭圆形裂纹,对含缺陷车轴进行损伤容限分析和剩余寿命评估.研究发现,对于深度为2mm的单个半椭圆形表面裂纹,含缺陷轮-轴卸荷槽、轴肩、轮-轴压装区和齿-轴压装区的可运行总寿命分别约为7.9×104,58.7×104,372.5×104和823.9×104km,由于轴身中部的裂纹尖端为典型的压缩应力状态,判定其不扩展.分析结果为我国更高速度级空心车轴安全设计与可靠服役提供了重要的理论依据和科学支撑.

关键词：高速列车、疲劳裂纹扩展、残余应力、疲劳寿命、损伤容限设计

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分类号：U26;TG1

资助基金：国家自然科学基金11572267;四川省科技计划2017JY0216;机械结构强度与振动国家重点实验室开放课题SV2016-KF-21

在线出版日期：2017-07-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：656-665