吴正习，石广田

(兰州交通大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070)



考虑轮对柔性的车轮疲劳寿命研究

吴正习，石广田

(兰州交通大学 机电工程学院，甘肃 兰州 730070)

摘要:以CRH2型动车组拖车车轮为研究对象，建立考虑轮对柔性的车辆系统刚柔耦合动力学模型，利用有限元法和Palmgren-Miner准则对车轮的疲劳寿命进行研究。利用有限元软件ANSYS建立轮对的有限元模型并生成轮对子结构模型；利用多体动力学分析软件SIMAPCK建立包含柔性轮对的车辆系统刚柔耦合动力学模型，得到轮对的动力学响应和受到的动荷载时间历程，并与车辆系统多刚体动力学模型的结果对比；基于名义应力和Palmgren-Miner准则对车轮的疲劳寿命进行研究。研究结果表明：考虑轮对柔性的车辆系统动力学模型能够得到更准确的车轮受到的动载荷时间历程；车轮首先发生疲劳破坏的部位发生在辐板和轮辋以及轮毂过度处，属非比例多轴疲劳破坏，并首先在辐板表面形成裂纹并逐渐向内扩展；车轮的疲劳寿命远大于设计要求的使用年限，大部分未磨耗的到限的车轮经探伤处理后可以回收再利用。

关键词：疲劳寿命；有限元法；柔性轮对；刚柔耦合动力学模型

铁道车辆部件当中，车轮是承载条件最为恶劣的部件之一，事实证明车轮的疲劳失效会引发灾难性的后果。因此，在设计初期对其疲劳寿命进行研究显得尤为重要。由于车轮形状和所受荷载的比较复杂，采用实验的方法对其疲劳寿命进行评估费用较高，因此采用合理高效的仿真方法准确地对车轮的疲劳寿命进行预测无疑是经济的。……