张澎湃

(中国铁道科学研究院 金属及化学研究所， 北京 100081)



轮辋浅层裂纹伤损容限分析*

张澎湃

(中国铁道科学研究院 金属及化学研究所， 北京 100081)

将“含与表面切线平行的圆片裂纹的半无限体表面承受滚压(含滑动)赫兹接触”问题应用于轮辋浅层埋藏型裂纹的损伤容限研究，提出了一种基于解析解的轮辋浅层裂纹应力强度因子计算方法。为解决既有应力强度因子塑性修正方法不适用于裂纹扩展寿命估算的问题，以降低应力强度因子为修正目标，提出一种新的塑性修正公式。在实测国产动车组D1车轮轮辋断裂力学性能指标基础上，综合应变能密度因子理论和上述应力强度因子计算方法、塑性修正公式开展了轮辋浅层裂纹起裂临界尺寸及伤损容限研究，通过类比分析了踏面类型、辐板形状对动车组车轮轮辋浅层裂纹扩展条件及伤损容限的影响规律。仿真结果表明：轮辋浅表裂纹扩展时以Ⅱ型裂纹扩展为主，基本上属于剪切应力作用的滑开型裂纹；在动车组轴重范围内，直径不大于1 mm的圆形面片裂纹对应的应力强度因子小于裂纹扩展门槛值，因此裂纹不会扩展，该研究成果可为探伤标准制定提供理论依据。

车轮； 轮辋浅层裂纹； 应力强度因子； 伤损容限

1 车轮轮辋伤损的研究现状

车轮轮辋伤损可分为浅表伤损和内部伤损，具体可细分为剥离、掉块、浅表裂纹、辋裂等运用故障，在《动车组车轮自主创新——阶段评审研究报告》中对动车组运行范围内的不完全统计表明：进口轮对发生的重点故障包括车轮辋裂3件、月牙形裂纹113件、踏面剥离件39件。……