提速重载车轮踏面热裂纹的断裂力学安全评估.pdfVIP

第 36 卷 增刊 Vol.36 Sup. 2011 年 9 月 HEAT TREATMENT OF METALS September 2011 提速重载车轮踏面热裂纹的断裂力学安全评估 , , 习年生,, 李晓宇 （中国铁道科学研究院铁道科学技术研究发展中心, 北京 100081） ： ： 摘 要：：随着我国铁路提速重载运输的发展，货车车轮踏面承受的热负荷作用越来越大，并由此产生较为严重的踏面热裂纹及 剥离掉块等相关伤损。通过分析货车车轮踏面热裂纹产生机理，结合现场观察到的车轮踏面热裂纹位置和形态，建立了位于踏 面中部的半椭圆形热裂纹模型。根据断裂力学知识，推导确定出裂纹形态 a/c 比值、裂纹面名义正应力σ 、疲劳门槛值 ∆K nom th 和断裂韧度 K 为影响车轮断裂的主要因素，并采用典型车轮应力估算了车轮踏面热裂纹的安全尺寸和容限尺寸。评估得到的 IC 车轮踏面热裂纹的安全尺寸约为 0.08~0.16mm，容限尺寸约为 10.0~27.0mm，二者均受车轮应力影响较大。但考虑车轮踏面在 制动过程中的马氏体相变，可以认为车轮踏面基本不存在热裂纹安全尺寸。 ： ： 关键词：：车轮；裂纹；安全评估 中图分类号：TG142.4 文献标志码： A Safety assessment on thermal cracks on wheel thread with fracture mechanics XI Nian-sheng, LI Xiao-yu (RD Center, Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China) Abstract: Abstract: AAbbssttrraacctt:: With the transportation development of speed-upgrade and heavy haul, the wheel treads of rolling stocks are subjected high thermal load due to tread braking, which lead to serious thermal cracks on wheel tread. Based on mechanism analysis and field observation of thermal cracks on wheel treads, fracture mechanical mode suitable for practical thermal cracks on wheel treads is provided. After the typical wheel stresses are determined, the safety size and tolerance size of thermal cracks in wheel treads are assessed and suggested. Key words: Key words: KKeeyy wwoorrddss:: wheel； crack,；safety assessment 1 引言 对于我国铁路货车，尽