考虑踏面制动热应力的不同磨耗弹性车轮强度校核

针对地铁用弹性车轮,研究踏面制动热对弹性车轮强度的影响。建立地铁弹性车轮实体有限元模型,进行连续3次紧急制动,对弹性车轮的静强度和疲劳强度进行校核,分析不同磨耗程度下车轮踏面制动热应力对车轮应力的影响及变化特征。结果表明：弹性车轮制动热应力对轮辋影响明显,相比仅考虑力学应力,考虑热应力和力学应力的新轮轮辋最大von Mises应力在直线、曲线和道岔载荷工况下分别增大了98.9%、48.3%、70.9%,相比仅考虑力学应力,考虑热应力和力学应力的磨耗到极限车轮最大von Mises应力在直线、曲线和道岔载荷工况下分别增大了48.2%、13.7%、36.9%;磨耗到极限车轮应力值较大但热应力影响比例较小,均满足静强度要求;轮芯和安装环部分温度上升较小,均不到0.1℃,应力变化很小。采用Goodman曲线对轮辋进行疲劳评价,得到考虑热应力前后最小安全系数分别为2.7和2.5,均满足疲劳校核要求;受到踏面制动热应力影响,轮辋部分最危险点位置与仅考虑力学应力时不同,最危险点位置从轮辋内侧转移到了轮辋最外侧。     

制动热应力对车轮辐板单轴疲劳影响

随着重载列车的不断发展,辐板的热-机疲劳成为车轮破坏的主要形式。基于Ansys有限元软件,对车轮辐板的制动热应力进行分析,利用单轴疲劳准则和Haigh-Goodman疲劳极限图对车轮辐板进行疲劳评估。分析了制动热应力对车轮辐板单轴疲劳的影响。结果发现:(1)未考虑制动热应力下,新制轮和磨耗轮辐板的各节点的抗疲劳性能均满足要求;制造态残余应力使辐板的疲劳薄弱位置发生了转移;最易发生疲劳的截面为0°、180°和40°～60°。(2)考虑制动热应力下,新制轮和磨耗轮辐板的各节点的抗疲劳性能均满足要求,但是在FPH和BPR处平均应力未能达到安全要求。     

车轮辐板残余应力锯切测试方法研究

以直径为Φ1066 mm的机车轮为研究对象,采用数值模拟和实验相结合的方法,研究了锯切试验和锯切仿真与有限元计算之间的差异。结果发现:锯切仿真得到的结果与有限元计算的残余应力差值在5%以内,说明辐板锯切仿真能够正确模拟出锯切过程中的应力变化;锯切测试过程中,车轮辐板弯矩产生的应变会造成辐板圆弧段拉应力测试结果比有限元计算的值增大了10%～20%,辐板圆弧段压应力测试结果比有限元计算的值减小了15%,当把BPR和FPH处径向应变缩小0. 95倍,切向应变缩小0. 7倍,BPH处径向应变增大1. 2倍,所计算出来结果与实际值近似相等,实验结果为以后进一步研究车轮辐板锯切测试提供支撑。     

辐板形状和淬火方式对车轮辐板沉降的影响研究

辐板沉降是车轮轧钢设计中必须考虑的因素,直接影响车轮的成材率。本文基于ANSYS有限元软件,采用数值模拟方法对车轮热处理过程进行了热力耦合模拟,研究了不同辐板形状和不同淬火方式对车轮辐板沉降的影响。结果表明,双S形辐板车轮的辐板沉降表现为轮毂上移,其余三种辐板车轮表现为轮毂下沉,直线型辐板车轮绝对沉降量最大,三面淬火方式对辐板沉降影响最大。     

地铁用弹性车轮应力分析及其多轴疲劳评估

基于Ansys有限元软件,分析国内某地铁用弹性车轮压装过程和服役过程的应力,对服役过程的疲劳进行评估,并对实物进行疲劳试验,分析疲劳试验前后刚度变化。结果发现：弹性车轮压装过程中,压盖为等效应力最大的组件,周向拉应力占主要贡献;弹性车轮服役过程中,压盖螺栓孔等效应力是其他组件的1.5倍以上,其中周向应力占主导作用;轮箍疲劳薄弱部位为轮箍内侧与橡胶接触区域,压盖疲劳薄弱区域为螺栓孔区域：弹性车轮经过疲劳试验后,金属元件探伤未发现疲劳裂纹,刚度变化小于20%。