U71Mn重轨轨头淬火应力场及其影响因素研究

利用有限元分析软件对U71Mn重轨轨头淬火过程中的应力场进行数值模拟,并对影响其分布的各种因素进行研究。结果表明,准确选择淬火时加热、保温时间和风冷时的压强,能显著降低轨头的淬火应力,对U71Mn重轨轨头热处理中相关参数的选择具有重要的指导意义。     

基于ANSYS的U71Mn钢轨激光淬火的温度场分析

针对U71Mn钢轨表面激光淬火的工艺过程,利用ANSYS软件对其进行温度场仿真分析。通过对钢轨进行三维实体建模、模型网格化、细分载荷时间步长和移动热载荷命令流编写等操作,实现了对钢轨表面激光淬火的温度场瞬态仿真。根据仿真分析结果,获得了功率密度均布的矩形光斑作用于U71Mn钢轨所生成温度场的信息。最后通过温度场判断淬硬层的形貌,并对比实际模型的淬火结果验证了分析的有效性。研究结果可为钢轨表面激光淬火温度场仿真分析提供指导,为钢轨表面激光淬火工艺参数的选取提供帮助。     

基于ANSYS的重轨淬火过程的温度场研究

重轨热处理温度及气冷温度对重轨淬火质量的提高有直接的影响.利用ANSYS有限元软件建立重轨温度分布模型,并对其淬火过程中的温度场进行了模拟计算,分析重轨淬火过程中重轨内部温度变化情况.研究结果表明温度的模拟结果与实测结果吻合较好,为下一步研究重轨应力场奠定基础,并对重轨淬火工艺和生产工艺具有重要指导意义.     

U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件温度场的有限元模拟

采用抽取中间截面网格拉伸的建模方法,同时根据前后节点的位置对应关系加载温度数据,对U71Mn钢重轨轧制全过程中轧件的温度场进行了三维热力耦合有限元模拟;另外,利用红外线测温仪对不同阶段轧件表层的温度进行在线测量,并与模拟结果进行对比。结果表明:形状不规则的重轨截面使得其横截面在轧制过程中的温度分布十分复杂;随着轧制的进行,轧件表面尤其是圆角处温度下降剧烈,心部温度先升高后下降,最终在轨底和轨头的心部形成两个高温区;温度的测量结果与模拟结果比较吻合,验证了有限元模型的有效性。     

基于Visual C ++交互仿真软件的重轨淬火应力场数值模拟分析

针对重轨淬火工艺难以制定的问题,对重轨淬火的应力场及其有限元模型的建立进行了分析,并基于Visual C++开发了针对重轨淬火应力场分析的仿真软件。在实际应用中,只需要在该仿真软件上输入相应的参数,包括重轨淬火的材料热物性、工况条件等,该仿真软件就会在后台自动调用有限元软件对重轨淬火过程进行有限元数值模拟,获得其应力场分布,通过对比分析得到最佳加热时间,并制定出较优的重轨淬火工艺。仿真后,通过对比3种工况的分析结果表明:加温时间设置为40 s,保温时间设置为25 s,淬冷时间设置为35 s是较优的重轨淬火工艺路线,为不了解有限元软件甚至没有使用过有限元软件的重轨淬火工作人员对重轨淬火工艺进行分析时提供了方便,对实际生产具有重要意义。     

重轨淬火感应加热过程数值模拟

根据电磁感应理论和热传导基本理论,建立了重轨淬火感应加热过程的有限元数值模型。对重轨横截面上涡流透入深度的变化进行了分析,并对计算得的加热结束后温度分布情况与实际数据进行对比,具有较好的一致性。利用该模型可以对重轨感应淬火工艺的研究提供重要参考依据。     

钢轨材料对滚动接触疲劳影响及高速铁路选轨研究

使用JD-1型轮轨模拟试验机针对淬火和热轧的PD3和U71Mn四种钢轨试样进行模拟试验,采用赫兹接触理论在实验室条件下模拟轮轨试样间的摩擦相互作用过程与现场中的相似.利用机械式光电分析天平通过称重法测量钢轨试样的磨损量,使用光学显微和扫描电子显微镜对钢轨滚轮试样进行微观分析,对高速铁路的钢轨选择提供依据.结果表明,材料硬度越高,磨损量越小,磨损面附近塑性变形层越薄,抗磨损性能越好,但高硬度材料裂纹扩展较深,疲劳损伤严重.硬度略低的材料,磨损量大,磨损面附近塑性变形明显,但由于部分刚萌生的微裂纹被磨去,疲劳损伤较为轻微.高速钢轨损伤主要以疲劳为主,U71Mn热轧钢轨有较好的抗疲劳性能,更适合于高速铁路铺设使用.     

45钢零件淬火过程中温度场的ABAQUS模拟

利用ABAQUS软件对几何外形复杂的45钢零件淬火过程温度场进行模拟,得到了45钢零件温度场随淬火时间的分布关系.模拟过程准确、迅速,适用于淬火液的选取及淬火工艺的优化,并为精确计算淬火过程中的热应力、残余应力提供理论依据.     

PD3和U71Mn钢轨钢疲劳裂纹扩展速率研究

利用MTS试验机, 在常温下对两种钢轨PD3和U71Mn进行疲劳裂纹扩展速率试验研究,根据Paris公式确定两种钢轨的疲劳裂纹扩展速率,利用极大似然估计法计算带有一个随机变量描述的疲劳裂纹扩展速率的概率方程.结果表明,裂纹扩展速率曲线符合一般疲劳裂纹扩展规律;PD3的强度性能优于U71Mn,但U71Mn表现出更好的抗疲劳裂纹扩展性能,扩展速率低于PD3钢轨;疲劳裂纹扩展速率的不确定性方程与试验结果相符.     

PD3与U71Mn钢轨疲劳裂纹扩展特性研究

针对广深线铺设使用中已出现斜线状裂纹的PD3和U71Mn两种钢轨试样进行了成分、机械性能与微观形貌分析。结果表明：PD3钢轨的强度性能优于U71Mn钢轨的强度性能;U71Mn钢轨裂纹扩展角度比PD3钢轨的裂纹扩展角度要小;U71Mn钢轨在疲劳裂纹扩展中以沿晶和穿晶混合型扩展为主;而PD3钢轨试样的疲劳裂纹扩展主要以穿晶为主,裂纹更容易扩展,扩展速率更大。综合分析表明,U71Mn钢轨更适合于高速铁路铺设使用。